系統頻率偏差限值變化對SVC設計的影響

馬耀家　鄭瑱

摘 要：SVC系統頻率偏差限值是一個重要參數，其變化會對SVC設計會產生重大影響。對此問題現有行業標準DL/T 1010.3—2006缺乏明確規定。通過對實際工程遇到的問題的研究，提出了修改濾波支路設計的解決方案，并建議明確規定我國500kV電力系統入網的SVC設計頻率偏差的限值為±0.2Hz。

關鍵詞：靜止無功補償； 系統頻率偏差；行業標準

引言

隨著科技的發展，SVC仍然處在發展完善當中，在實際工程中不斷遇到各種問題。在巴西的500kV輸電工程中，就遇到了系統頻率偏差限值選定和調整的問題。本文立足工程實際，對此問題進行分析研究，并提出解決方案，并對相關標準提出增補建議。

1.研究背景

1.1 SVC概述

SVC作為并聯可控無功功率補償裝置，通過改變其容性和感性等效阻抗來調節輸出，維持或控制電力系統的電壓、無功功率等參數 [1]。

國際大電網會議將SVC分為7種：機械投切電容器型（MSC）、機械投切電抗器型（MSR）、自飽和電抗器型（SR）、晶閘管控制電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC）、晶閘管投切電抗器型（TSR）、自換相或電網換相器型（SCC/LCC）[1]。

1.2 SVC在500kV長距離輸電工程中應用情況

在500kV長距離輸電工程當中，SVC通常被安排在中繼變電站/開關站，起到支撐500kV母線電壓、提高輸電線路的有功功率傳輸能力、提高系統的暫態穩定極限等作用。500kV長距離輸電工程中的SVC典型設計包括如下五個部分：變壓器、TCR支路、TSC支路、濾波支路、控制系統。

1.3 SVC設計參數選擇依據

（1）國內依據中華人民共和國電力行業標準DL/T 1010.3—2006《高壓靜止無功補償裝置》，該標準共分為5個部分：系統設計、晶閘管閥的試驗、控制系統、現場試驗、密閉式水冷卻裝置。該標準參考IEEE相關標準[1]、并結合國內工程經驗編寫而成。

3.2濾波器偏調的方案

原始設備訂貨要求濾波電抗器在0～+5%連續可調。同時變壓器制造過程有裕度，其出廠試驗報告中阻抗變化實際范圍為14.6%～15%。

考慮這兩個因素，通過抽頭將5 次濾波器偏調至299.4HZ，即可保證5 次濾波器退出運行后，5 次諧波畸變率最大為0.492%，在0.6%范圍內。

3.3修改濾波器配置的方案

以上兩種方案，均是在不改變現有系統硬件設計的基礎上，通過調整控制策略限制個別工況，或者吃設備裕度來滿足系統頻率偏差限值增大后的5次諧波超標問題。

根據校核計算，原有5 次濾波器需要將容量增大4Mvar。實現方式有兩種：一是新增一組4Mvar 5 次濾波器；二是更換現有濾波器。但進過仿真計算，發現新增一組4Mvar 5次濾波器等于增加了一條5 次諧波電流通道，大量的5 次諧波電流涌入小容量的5 次濾波支路會造成嚴重過流，此方案不可行。故最終采用第二個方案，采用新的濾波器支路替換了原有支路，雖然產生一定經濟損失，但從根本上解決了諧波畸變率超標問題。

4.SVC系統頻率偏差限值選擇的探究

系統頻率偏差限值是SVC系統設計的關鍵參數之一。在系統頻率偏差限值范圍內，SVC必須保證滿輸出容量下長期正常運行。通過上面的工程范例，看到一旦在工程實施階段調整該參數，將不得不更換濾波支路，造成經濟損失，延長調試周期，甚至影響工程按期投運。

仔細研究DL/T 1010.3—2006《高壓靜止無功補償裝置》，發現其引用標準之一GB/T 15945-2008 《電能質量 電力系統頻率偏差》當中規定了“我國標稱頻率為50HZ的電力系統頻率偏差的允許值為±0.2Hz；當系統容量較小時，偏差值可以放寬到±0.5Hz；用戶沖擊負荷引起的系統頻率變動一般不得超過±0.2Hz”。 考慮DL/T 1010.3—2006當中聲明“下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款”，因而該行標當中頻率偏差限值應當遵守國標GB/T 15945-2008中的規定。

通過以上論證，本文認為我國500kV電力系統入網的SVC系統頻率偏差限值應規定為±0.2Hz。并建議將此參數明確寫進DL/T 1010.3—2006《高壓靜止無功補償裝置》。

5.結論

綜上，系統頻率偏差限值變化對SVC設計的影響主要體現在濾波支路。較為穩妥的解決方案是提高濾波容量。出現此類問題，深層次的原因是現有行業標準DL/T 1010.3—2006對此缺乏專項說明。建議明確規定我國500kV電力系統入網的SVC系統頻率偏差的限值為±0.2Hz。

參考文獻：

[1] DL/T 1010.3—2006.高壓靜止無功補償裝置[S]北京：中國電力出版社 ，2007.

[2] IEEE std 1031-2000.IEEE Guide for the functional specification of transmission static var compensators[S]IEEE， 2000.

[3] IEC PAS 62001.Guide to the specification and design evaluation of a.c. filters for HVDC systems. First edition[S]IEC 2004.

[4] GB/T 15945-2008.電能質量 電力系統頻率偏差[S]北京：中國標準出版社， 2008.

作者簡介：

馬耀家（1982-），男，工程師，從事電力工程設計及建設管理工作

鄭瑱（1983-）女，助理政工師，從事綜合管理工作。