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直流工程的最佳无功配置方案介绍

【摘要】:换流站装设的无功补偿装置一般与交流滤波器合并考虑。下面以国内某特高压直流换流站为例,对直流工程无功配置方案进行说明。表4.1换流站系统无功消耗计算根据计算结果,直流输送额定功率时,换流系统消耗的无功功率为6 156 Mvar;当直流5%过负荷运行时,换流站消耗无功功率增至6 464 Mvar;直流10%小负荷运行方式下,无功功率消耗为312 Mvar。

换流站的无功补偿总容量原则上按照直流系统全压输送额定功率时的无功消耗来计算,直流过负荷所需额外增加的无功补偿容量由换流站备用补偿分组容量来平衡。换流站装设的无功补偿装置一般与交流滤波器合并考虑。在直流小方式运行时,为满足滤波要求,需投入一定数量的滤波器,使换流站容性无功过剩,因此,要求交流系统或换流站有吸收一定容性无功的能力。

换流站工作时要消耗大量容性无功,换流站无功消耗一般应计及多种不同的交直流运行方式,换流站的无功消耗与直流功率传输水平、直流电压、直流电流、换相角及换相电抗等因素有关。下面以国内某特高压直流换流站为例,对直流工程无功配置方案进行说明。

根据前述无功控制原则,首先计算各种运行工况下换流站交流侧无功消耗情况,其中换流站直流稳态工作电压采用定触发角控制方式(α=15°),换流变压器短路阻抗暂按21%考虑。换流站系统无功消耗计算见表4.1。

表4.1 换流站系统无功消耗计算

根据计算结果(表4.2),直流输送额定功率时,换流系统消耗的无功功率为6 156 Mvar;当直流5%过负荷运行时,换流站消耗无功功率增至6 464 Mvar;直流10%小负荷运行方式下,无功功率消耗为312 Mvar。

换流站的无功补偿可按下式进行估算:

式中,Qdc为换流站消耗的无功容量;Qac为交流系统提供的无功容量;Qsb为换流站备用无功容量(一般按1~2无功小组容量考虑);Uac为换流站交流母线电压标幺值,一般在0.95~1.0 p.u.(本次取0.97)。

表4.2 换流站无功补偿容量计算结果

从计算结果可知,换流站在满足正常直流输送功率要求,并留有适当裕度的情况下,换流站需要的无功补偿总容量在6 156~6 543 Mvar。

综合考虑为了节约用地,同时更好地兼顾换流站周边的新增机组相继投运后无功配置,换流站容性无功补偿总容量配置约6 665 Mvar,暂分为4大组、20小组,共计11×295 Mvar+9×380 Mvar小组。采用这样的分组容量后,再考虑换流站接入交流系统接入情况,线路充电功率1 027 Mvar,在交流线路分别加装2×120 Mvar高抗,增加1×60 Mvar低抗、2×60 Mvar低抗,同时考虑换流站加装1×240 Mvar母线高抗;另外,换流站2台站用变压器低压侧各加装2组60 Mvar电抗器,主要是补偿换流站出线线路充电功率。若考虑换流站线路远期规划建设和可能出现的过补偿问题,宜采用母线高抗和低抗配合。远期随着新增电源的接入和变电站的建设,届时由于规划线路变化的充电功率可在变电站低压侧装设低抗予以补偿,预计装设的母线高抗可用于补偿新增电源接入换流站线路的充电功率,并且母线高抗便于投切,更有利于换流站及系统电压的控制。

因此总体方案可为:总共新增4×120 Mvar线路高抗(2组在换流站,2组在对侧变电站),1×240 Mvar母线高抗和7×60 Mvar低抗(3组在对侧变电站,4组在站用变压器低压侧),共计1 140 Mvar感性无功补偿。