成功案例

南方电网STATCOM项目


■工程概述:

    为提高中国电网的安全运行水平,在“十一五”国家科技支撑计划中设立了“中高压、百MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器(STATCOM)研制”的重点示范项目。
   南方电网是中国西电东送工程的南部通道,覆盖五省(区),东西跨度近2000公里,也是中国目前唯一的交直流并联运行的超高压、远距离、大容量互联电网,直流输送容量超过西电输送总容量的2/3,输电通道呈现输送功率大、强直弱交、直流落点密集等特征,并在无功和电压方面存在如下几方面的问题:
    1) 西电东送通道动态无功支撑不足,电压稳定性问题突出;
    2) 南方电网受端电网动态无功补偿不足;
    3) 西电东送通道电压调控困难;
    4) 南方电网无功和电压控制手段不足;
    这些问题使得交流通道在直流通道发生故障无法顺利输电时,将承担大量的转移潮流,导致系统电压大幅降低。
    因此,通过在南方电网应用先进的动态无功补偿设备STATCOM,能够改善系统的电压稳定性,提高电网动态无功储备,提高受电能力,将在电网发生故障时,以毫秒级的速度发挥作用,紧急支撑电网电压,加快电网故障后的电压恢复,增强抵御电网大事故的能力,极具推广示范意义。

 

    当前,用于电能质量治理的设备主要包括:并联电容器组、机械自动投切电容器组、TSC型晶闸管分组投切电容器组、动态无功补偿装置SVC和静止型无功发生器STATCOM等。
静止型无功发生器STATCOM(Static Synchronous Compensator)又称SVG(Static Var Generator),采用了IEGT的控制技术,是目前国际上最先进的动态无功补偿装置。与其他方案相比,STATCOM具备SVC的所有功能,而且各项补偿性能高于SVC;解决了固定补偿装置的过补、欠补现象;不存在接触器投切电容器的开关使用寿命问题、TSC的自身产生谐波问题以及SVC占地面积庞大的问题。STATCOM不再使用大功率电容器,设备运行更稳定,占地面积更小,自身不产生谐波并具备有源滤波功能,避免了传统滤波器放大低次谐波的安全隐患。STATCOM的优越性能和先进性,也代表了无功补偿技术的发展方向。

 

    荣信电力是中国高压大功率电力电子领域的领军企业,多年来在无功补偿领域积累了大量成功案例,拥有丰富经验。因此,成为STATCOM整体研发、设计与制造的承担单位,具体负责换流链设计与制造、控制系统设计与制造、RTDS仿真试验、设备出厂检验与调试、设备现场调试等工作。
    目前国际上最大的STATCOM容量为150MVA,单机容量为75MVA,而南网35kV/±200MVA链式STATCOM项目,无论在电压等级和容量等级方面,都是史无前例的。因此,项目研发过程中,没有任何可供参考和借鉴的成功案例,面临了大量前所未有的难题和挑战,而取得的每一项突破,都是在填补行业空白;攻克的每一个难题,都为行业积累了宝贵经验。
 

■ 投运时间:2011年8月

 

■ 投运效果:

 

    2010年10月,项目进入试运行阶段,与此同时,南方电网公司组织启动了对项目的RTDS试验,进行了共计6大项52小项的试验。2011年1月,南网科研院组织召开RTDS试验总结会,试验结果表明,STATCOM装置基本功能与预期设计相符,在模拟的各种试验方式下动作逻辑未见异常!2011年7月,项目现场试运行及调试结果表明,设备运行稳定,各项指标均达到或超出预期目标。2011年8月,STATCOM进入商业运行阶段,标志着该项目取得圆满成功。

 

■ 社会意义:

 

   南方电网STATCOM在直挂电压等级、设备容量、串联级数、响应时间等方面实现了世界领先的技术突破,,填补了国际空白。装置容量达到200兆伏安,是目前世界上容量最大的同步补偿装置,比世界上其他同类装置最大容量高出20%;采用多个模块串联的独特技术,串联级数最多;是世界上首台基于最先进的功率器件IEGT制造的同类装置,反应时间在毫秒级。
   同时,该项目实现了优化载波移相PWM技术、电流跟踪控制技术、切换冗余设计、系统接入方式、主电路拓扑结构、控制方式、保护与防误策略、冷却系统等多个方面的创新。
由于在功率器件开关频率很低(小于500Hz)时输出电压等效开关频率高,使得装置损耗小(一般小于1%),可以无需变压器,直接接入35千伏及以下的电压等级,并可实现有源滤波及不平衡负荷补偿功能。
   此外,该装置首次采用了集装箱形式,由6个阀组集装箱、1个控制集装箱组成,这些集装箱不仅占地面积小,而且可移动,在工程应用方面具有很高的灵活性和便利性。
目前,已就该项目发表论文28篇,产生行业标准2项,并申请专利13项。

  该项目已在中国南方电网公司“西电东送”重大战略工程中进行示范应用。项目相关技术已在国内相关领域应用了近百套,课题前期成果累计实现直接经济效益4多亿元,通过电力节能实现间接经济效益达5亿多元。
  根据《广东“十一五”规划电网优化研究》成果,“十一五”期间,规划新建扩建500kV变电站30座,容量44750MVA。其中,新建500kV变电站22座(其中珠江三角洲地区13座),容量37500MVA,加之南方电网外受电力大,负荷高度密集,无功需求巨大。
  此外,对于几百MVar的大容量STATCOM,在当前的技术水平条件下,国际上也尚不具备直接接入220kV的技术条件。35kV的直挂电压等级既体现了技术先进性,又体现了经济性。因此,该项目的无论在全世界范围内均具有极其重要的示范意义和广阔的推广应用前景。
   荣信电力35kV/±200MVA链式STATCOM的研制成功,成为世界无功补偿技术和荣信公司发展的又一个里程碑,标志着荣信电力在该技术领域走在了世界前列,同时也将对世界范围内无功补偿技术产生重要影响。