300Mvar調(diào)相機(jī)SFC啟動方式并網(wǎng)對策研究

鄭少恒 馮超 李偉

摘 要：文章以新一代300Mvar調(diào)相機(jī)啟動并網(wǎng)系統(tǒng)為例，對300Mvar調(diào)相機(jī)并網(wǎng)的原理進(jìn)行了研究論述，分析了基于SFC啟動的調(diào)相機(jī)惰轉(zhuǎn)并網(wǎng)方式的優(yōu)缺點，提出了原則性并網(wǎng)步驟方案。

關(guān)鍵詞：300Mvar調(diào)相機(jī)；并網(wǎng)；SFC啟動

中圖分類號：TM342 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0146-02

Abstract： Taking a new generation of 300 Mvar compensator start-up and grid-connection system as an example， this paper discusses the principle of 300Mvar compensator's grid-connection system， analyzes the advantages and disadvantages of the grid-connection mode based on SFC start-up， and puts forward a principled grid-connection scheme.

Keywords： 300 Mvar compensator； grid-connection； SFC boot

引言

隨著特高壓直流輸電工程的陸續(xù)投運，我國電網(wǎng)逐漸步入交直流混合輸電網(wǎng)時代，樞紐換流站區(qū)域電網(wǎng)的“直強(qiáng)交弱”矛盾突出，無功支撐能力較弱，形成電網(wǎng)的安全可靠運行重大隱患。為了提高交直流混合輸電網(wǎng)的無功支撐能力、提高電網(wǎng)的穩(wěn)定運行能力，在電網(wǎng)交直流樞紐站部署建設(shè)大容量同步調(diào)相機(jī)組成為提高電網(wǎng)無功支撐的有效途徑。本文重點對我國新一代300Mvar調(diào)相機(jī)組的啟動方式進(jìn)行了闡述研究，并提出了原則性改進(jìn)方案—分步啟動并網(wǎng)方案。

1 技術(shù)特點

對于新一代300Mvar大型調(diào)相機(jī)，一般采用靜止變頻SFC 啟動方式（Static Frequency Converter），利用晶閘管變頻器產(chǎn)生頻率可變的交流電源對調(diào)相機(jī)進(jìn)行變頻啟動，并在其并網(wǎng)后退出運行。該方式在多機(jī)啟動時可互為備用，多機(jī)共享，也降低了投資成本。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

SFC啟動并網(wǎng)系統(tǒng)由SFC拖動系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)和同期系統(tǒng)三部分構(gòu)成。SFC拖動系統(tǒng)由入口斷路器ICB、整流變TR1、靜態(tài)整流設(shè)備SFC和出口斷路器IPB及部分構(gòu)成；勵磁系統(tǒng)由主勵磁系統(tǒng)、輔助勵磁系統(tǒng)和勵磁線圈等三部分構(gòu)成。調(diào)相機(jī)一次系統(tǒng)圖見圖1。

3 SFC系統(tǒng)啟動原理及優(yōu)缺點

3.1 SFC啟動原理

給SFC系統(tǒng)上電，通過SFC系統(tǒng)變頻啟動調(diào)相機(jī)至105%額定轉(zhuǎn)速，然后退出SFC系統(tǒng)，使調(diào)相機(jī)進(jìn)入惰走狀態(tài)，同時啟動勵磁快速切換至主勵磁，調(diào)相機(jī)開始升壓，對主變充電至額定電壓，調(diào)相機(jī)升壓完成后，投入同期裝置，被動捕捉調(diào)相機(jī)惰走減速的同期并網(wǎng)點并網(wǎng)，實現(xiàn)調(diào)相機(jī)的同期并列。

SFC啟動并網(wǎng)分為三個階段：調(diào)速階段、建壓階段、并網(wǎng)階段。調(diào)速階段：通過啟動電源10kV母線對SFC系統(tǒng)上電，并拖動調(diào)相機(jī)按照預(yù)設(shè)程序逐漸拖動調(diào)相機(jī)達(dá)到105%的額定轉(zhuǎn)速的過程；建壓階段：通過自并勵系統(tǒng)對調(diào)相機(jī)進(jìn)行勵磁，建立機(jī)端額定電壓的過程；并網(wǎng)階段：調(diào)相機(jī)惰走減速至額定轉(zhuǎn)速時，投入同期裝置，被動捕捉通氣并網(wǎng)點的過程。三個階段相互獨立、互為條件。

3.2 SFC啟動的優(yōu)點

通過SFC變頻啟動，避免了調(diào)相機(jī)直接啟動對電網(wǎng)的沖擊，提高了電網(wǎng)運行的可靠度，提高了設(shè)備的使用壽命。

SFC系統(tǒng)操作簡便、日常維護(hù)方便，具有較高的運行可靠性。

SFC的調(diào)速范圍比較寬廣，頻率控制精度高，有效滿足了調(diào)相機(jī)對轉(zhuǎn)速的高標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，SFC一般都具有軟啟動性能，可以實現(xiàn)一鍵啟動，啟動操作方便快捷。

3.3 SFC啟動的缺點

SFC啟動并網(wǎng)方式存在不可控的薄弱環(huán)節(jié)。在SFC拖動調(diào)相機(jī)至105%額定轉(zhuǎn)速隨即退出，調(diào)相機(jī)處于墮性降速階段，轉(zhuǎn)速不可以調(diào)節(jié)，調(diào)相機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的時間間隔很短，一旦并網(wǎng)失敗，只能重新再來，這就大大降低了調(diào)相機(jī)組的可靠投入率，關(guān)鍵時刻可能會使調(diào)相機(jī)發(fā)揮不了應(yīng)有的作用，這個隱患將導(dǎo)致顛覆性的后果。

4 對策方案

4.1 并網(wǎng)成功充要因素分析

4.1.1 轉(zhuǎn)速與電壓的有效配合

調(diào)相機(jī)慣性惰走狀態(tài)為不可控狀態(tài)，轉(zhuǎn)速為緩慢下降的單向不可逆過程，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至100%額定轉(zhuǎn)速前，調(diào)相機(jī)必須建立了額定電壓，具備同期調(diào)壓狀態(tài)，方可有同期并網(wǎng)成功的可能。

4.1.2 同期裝置參數(shù)的有效設(shè)定

“導(dǎo)前時間”和“調(diào)壓脈寬”是同期裝置的關(guān)鍵參數(shù)。“導(dǎo)前時間”不準(zhǔn)確會導(dǎo)致較大的沖擊電流，對系統(tǒng)和調(diào)相機(jī)有沖擊破壞作用；“調(diào)壓脈寬”不適宜，會導(dǎo)致“過調(diào)”和“欠調(diào)”，大大降低機(jī)端電壓調(diào)節(jié)效率，錯失并網(wǎng)時間窗口，導(dǎo)致同期并網(wǎng)失敗。

4.2 對策方案

4.2.1 合理安排調(diào)試步驟

SFC系統(tǒng)拖動調(diào)相機(jī)達(dá)到105%額定轉(zhuǎn)速后，斷開SFC系統(tǒng)前，一定要確認(rèn)勵磁系統(tǒng)工作狀態(tài)，杜絕勵磁系統(tǒng)不具備條件時使調(diào)相機(jī)進(jìn)入惰走狀態(tài)。

4.2.2 控制好勵磁系統(tǒng)投入時機(jī)

調(diào)試階段，反復(fù)多次進(jìn)行調(diào)相機(jī)惰走特性試驗，獲取準(zhǔn)確的調(diào)相機(jī)的惰走特性曲線圖，并確定調(diào)相機(jī)惰走到100%額定轉(zhuǎn)速時刻t3；通過調(diào)相機(jī)空載升壓試驗，確定調(diào)相機(jī)空載升壓到105%額定電壓時的時間Δt，對勵磁系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，確保Δt≤t3-t1。通過t1≤t3-Δt原則確定勵磁系統(tǒng)最遲建壓的時刻t1，盡可能將t1時刻提前，給同期裝置留有足夠的調(diào)壓并網(wǎng)時間窗口。

4.3 控制好同期裝置投入時間

同期裝置的投入時刻t2=t1+Δt，提前計算好投入時間t2，確保同期裝置在t2時刻準(zhǔn)時投入，確保t2

4.4 準(zhǔn)確設(shè)定同期裝置的并網(wǎng)參數(shù)

在調(diào)相機(jī)首次并網(wǎng)調(diào)試階段，對同期裝置至少進(jìn)行三次實際并網(wǎng)試驗，調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)脈沖到適當(dāng)寬度，確保同期裝置調(diào)壓平穩(wěn)和“導(dǎo)前時間”準(zhǔn)確，提高調(diào)相機(jī)的一次并網(wǎng)成功率。

5 結(jié)束語

本文從SFC啟動方式的原理出發(fā)，分析了調(diào)相機(jī)并網(wǎng)成功的關(guān)鍵因素，確定了勵磁裝置投入時間t1，同期裝置投入時間t2和調(diào)相機(jī)額定轉(zhuǎn)速時間t3三個關(guān)鍵控制點，并采取了同期裝置的參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，提高了調(diào)相機(jī)的一次并網(wǎng)成功率，對300Mvar調(diào)相機(jī)的并網(wǎng)操作有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志強(qiáng)，蔣維勇，王彥濱，等.大容量新型調(diào)相機(jī)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及其優(yōu)化設(shè)計[J].大電機(jī)技術(shù)，2017（4）.

[2]王瀟，周平，王洋，等.大容量調(diào)相機(jī)靜止變頻器起動方式研究[J].電氣技術(shù)，2016（10）.

[3]鄒東霞，余銳，聶娟紅，等.300Mvar大型同步調(diào)相機(jī)的啟動及繼電保護(hù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016（20）.

[4]石祥建，牟偉，韓焦，等.大型同步調(diào)相機(jī)控制策略研究[J].中國電力，2017（12）.

[5]羅凌，李振文，宋興榮，等.大容量調(diào)相機(jī)繼電保護(hù)配置方案研究[J].湖南電力，2016（05）.

[6]譚聞.大容量調(diào)相機(jī)動模試驗平臺構(gòu)建方法及其應(yīng)用[J].浙江電力，2018（03）.

[7]潘仁秋，何其偉，陳俊.大型調(diào)相機(jī)的保護(hù)配置及其實現(xiàn)[J].江蘇電機(jī)工程，2011（06）.

[8]汪一.應(yīng)用于特高壓直流輸電的同步調(diào)相機(jī)控制系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2017.