电力新技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电网新技术简介,1,、西北750,kV,示范工程简介,2,、紧凑型输电线路简介,3、直流输电,（,HVDC),技术简介,4,、柔性输电（,FACTS）,技术简介,5,、谐波问题研究,1、西北建设750,kV,输电系统的必要性,及国内外现状,2、750,kV,示范工程概况,3、750,kV,示范工程系统调试简介,4、西北,750kV,电网规划,1）电能输送容量大,一,西北建设750,kV,输电系统的必要性,1、必要性,额定电压,(KV),输送容量,（,MVA）,输电距离,（,Km）,110,1050,50150,220,100500,100300,330,200800,200600,500,10001500,150850,750,20002500,5001000以上,2）输电损耗小,3）有益于西部开发建设和,“,西电东送,”,4）有益于提高电网运行的安,全性，是建设全国统一电,网所必需。,电力网络互联的优点,大大提高供电可靠性，减少备用容量；,更合理地调配用电，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；,负荷波动对系统电能质量的影响也将减少；,提高运行的经济性。,国家,电网,线路总长（,km）,额定电,压,/最高电压,投,运,年份,750,kV,变电站总数（座）,加拿大,魁北克,13000,745/782,1965,31,美国,AEP,4000,765/800,1969,23(约),俄罗斯,中央、西北,6000,750/787,1967,乌克兰,南方,750/787,1967,巴西,伊泰普,2700,765/800,1983,南非,ESKOM,1153,765/800,1988,委内瑞拉,EDELCA,1240,765/800,1992,匈牙利,268,1979,波兰,114,1984,保加利亚,1984,罗马尼亚,1984,韩国,KEPCO,西北,2*340,765/800,765/800,2000,中国,140,2005,2座,各国750,kV,电网建设现状,1、西北建设750,kV,输电系统的必要性,及国内外现状,2、750,kV,示范工程概况,3、750,kV,示范工程系统调试简介,4、西北,750kV,电网规划,1、西北建设750,kV,输电系统的必要性,及国内外现状,2、750,kV,示范工程概况,3、750,kV,示范工程系统调试简介,4、西北,750kV,电网规划,750kV,试验系统需进行以下分析计算：,（,1,） 单机带空载长线路的自励磁计算；,（,2,） 各变压器分接头位置的计算；,（,3,） 试验系统无功平衡计算；,（,4,） 零起升流和零起升压试验过程中各电气量的计算；,（,5,） 试验系统工频过电压计算；,（,6,） 试验系统单相接地故障时的短路电流和潜供电流计算。,系统调试试验时间：,2005年9月7日,9月18日,系统调试项目共计15大类、26项,试验，并完成了20大项测试工作。,750,kV,主变零起升流试验；,750,kV,主变零起升压试验；,投切750,kV,空载变压器试验；,投切750,kV,空载线路试验；,750,kV,线路解、合环试验；,投切低压电抗器试验；,人工短路接地试验；,二次系统抗干扰试验；,系统动态扰动试验；,750,kV,线路带900,MW,负荷试验；,投切750,kV,主变66,kV,侧站用变试验等。,零起升流和零起升压试验是在从正常运行系统中隔离出的一个试验系统中进行的；,其他试验是在750,kV,设备并入正常运行的大系统后进行的。,公伯峡电厂3号发电机组带750,kV,官亭变，进行零起升流试验。,官亭变750,kV,侧短路零起升流试验:,计算结果:发电机升至额定电流10.7,kA,对应 750,kV,侧短路电流为250,A,在主变750,kV,套管外侧安装(2,X120)mm,软铜,线短接变压器750,kV,侧，可承受500,A,电流。,试验结果:发电机升至额定电流,10.4,kA,对应 750,kV,侧短路电流为,233.3A,官亭变66,kV,侧短路零起升流试验:,计算结果:发电机升至约额定电流10.7,kA,对应66,kV,侧短路电流为3,kA,在变压器66,kV,侧安装2,X(10X100)mm,短路铜母排，可承受4,kA,电流。,试验结果:发电机升至约额定电流10.3,kA,对应66,kV,侧短路电流为,2.8kA,公伯峡电厂3号发电机组带750,kV,官亭变，进行零起升压试验。,官亭变主变750,kV,侧电压从0升至804,kV，,其间进行相关试验和测试。这时公伯峡发电厂机端电压为18.6,kV。,公伯峡电厂3号发电机组带750,kV,官亭变,、官亭,兰州东750,kV,线路及兰州东变，进行,零起升压试验。,在兰州东主变电压升至765,kV,时，分别两,站进行投切主变66,kV,侧低压电抗器试验 。,主变750,kV,侧电压从0升至805,kV，,后稳定至,800,kV，,其间进行相关试验和测试。这时公伯,峡发电厂机端电压为17.04,kV。,750,kV,官亭变零起升流试验中发现的问题：,1、,公伯峡3号发电机定子电流升到1.0,p.u.,时，66,kV,侧,A,相,CT,由于入口引线段接触不良引起发热。,2、66,kV,三相开关断口引线由于接触不良引起发热，最高温度达到60,C,。,750,kV,兰州东变零起升流试验中发现的问题：,由于66,kV,开关侧,CT,端子的固定螺丝与外壳接触，引起分流导致,B,相电流较,A、C,两相电流相差200,A，,且,B,相引线段发热严重，温度已升至90,C,。,1、西北建设750,kV,输电系统的必要性,及国内外现状,2、750,kV,示范工程概况,3、750,kV,示范工程系统调试简介,4、西北,750kV,电网规划,甘肃电网,陕西电网,宁夏电网,2008,年西北750,kV,及330,kV,主网架,青海电网,官亭,750,兰州东,750,6回330线路,1回750线路,固原,330,西峰,330,4回330线路,银川东,750,4,回330线路,1回750线路,750,kV,官亭变电站全景,官亭变电站主变压器,官亭变电站高压电抗器,兰州东变全封闭组合电器,官亭变隔离开关,兰州东电容式电压互感器,官亭变金属氧化物避雷器,1,、西北750,kV,示范工程简介,2,、紧凑型输电线路简介,3、直流输电,（,HVDC),技术简介,4,、柔性输电（,FACTS）,技术简介,5,、谐波问题研究,提高线路走廊单位面积的电力输送容量，大幅度提高线路本身输送能力，已成为当前世界上电力发展的重要方向之一。,超高压紧凑型输电通过减少相间距离和优化子导线布置等手段来降低线路的波阻抗，增大输电线路的自然功率，同时输电线路的走廊宽度、占地面积均有所减少。,1,、国外紧凑型输电发展简况,2,、我国紧凑型输电发展简况,3,、我国紧凑型输电线路的特点,4,、结束语,前苏联从上世纪70年代就开始研究并提出新型紧凑型线路,并提出新的理论根据。,目的是最大限度提高线路的输送容量，充分发挥每根导线作用。,办法是增加分裂间距和分裂根数、压缩相间距离和优化导线布置。,1984年开始兴建新型紧凑型线路,电压: 330,kV；,线路长度: 145.2,km；,相导线: 4,AC-154/35,自然功率：较常规线路提高67%,相导线结构：边导线为侧梯形，中相导线为长方形。,分裂导线间距：靠近杆塔和档距中央不等。,前苏联设计的500,kV,紧凑型线路,美国从上个世纪70年代就开始进行紧凑型输电线路的研究工作，目的主要是为了减小线路走廊路权征地费用，线路走廊宽度主要取决于走廊边缘工频电场限值。,对以下内容进行了研究,相间无接地构架的紧凑型线路,杆塔上部采用绝缘构架或支柱的紧凑型线路,6相和12相输电线路研究,462,kV12,相 462,kV6,相 317,kV12,相 317,kV6,相,1978年美国邦维尔电力管理局(,BPA),建成500,kV,单回和双回紧凑型线路,。,巴西从1980年开始研究紧凑型线路，研究的主要目的是为了大幅度地提高线路输送能力和减小串联补偿和无功补偿装置。,先后研究了4种自立式塔,a,常规自立式,b IVI,紧凑自立式,c III,紧凑自立式,d VU,紧凑,e VVV,紧凑自立式,先后研究了2种拉线式塔,f III,柔索式,g V,型柔索式,直线和小转角塔采用,IVI,自立式(,b)，,主要尺寸如下图：,1984至1988年，巴西先后建成,500kV,紧凑型输电线路1100,km,。,自然功率较常规线路提高20%；,为使无电干扰和常规线路相同，导线截面增大50%；,工频电场线下最大4.5,kV/m;,离中心35,m,为.3,kV/m。,到2000年巴西已建成500,kV,单回紧凑型输电线路约2000,km,。,南非至1999年建成投运400,kV,单回紧凑型输电线路1250,km,以上，最长的一条达900,km。,瑞典在,1990年准备用两条420,kV,线路代替5条220,kV,老线路，为此对多种塔型进行研究。,主要目的是减小线路走廊、减少线路建设费用和减小线路工频磁场。,共研究比较了5种塔型，它们的造价和档距关系如下图。,最后选用,T,型塔，使工频磁场减小50%,1,、国外紧凑型输电发展简况,2,、我国紧凑型输电发展简况,3,、我国紧凑型输电线路的特点,4,、结束语,500,kV,紧凑型柔索塔,500,kV,紧凑型拉,V,塔,我国紧凑型输电线路研发过程,1、仿效前苏联模式,倒三角排列(自主创新）,最终确定方案,中国：,湖北公安220,kV,紧凑型输电线路线段,长3.241,km,90,年代初期在湖北公安县建成；,华北220,kV,紧凑型输电线,长23.6,km,其自然功率较常规线路提高了60%；,华北地区昌平至房山单回500,kV,紧凑型工业试验性线路,最终方案：,相导线结构：6分裂，导线为6,xLGJ-240/30；,分裂间距：37.5,cm(,外接圆直径75,cm)；,相导线布置：等边倒三角；,相间距：6.7,m；,自然功率：1340,MW。,500,kV,紧凑和常规线路的比较：,自然功率：提高34%。,线路走廊：减小17.9,m。,电磁环境：,工频电场,高于3,kV/m,场强区减小33,m；,工频磁场,最大工频磁场减小一半，大幅度减小高磁场的范围；,无线电干扰和可听噪声-和常规线路相当。,500,kV,紧凑型塔型和相导线布置,500,kV,昌房紧凑型线路,500,kV,政平,宜兴同塔双回紧凑型线路,500,kV,同塔双回紧凑型线路杆塔,500,kV,政平,宜兴同塔双回紧凑型线路,甘肃省电力公司：,成县-天水330,kV,紧凑型线路,330,kV,常规和紧凑塔型对比,a,原设计塔型,b,紧凑型塔型,天成330,kV,紧凑型输电线路与常规线路比较：,相导线:倒三角布置，相间距5.2,m，,相导线4,LGJ-150/25；,自然功率：较常规线路提高43.7%；,线路走廊：较常规线路减小7.8,m；,电磁环境：高于3,kV/m,场强区减小48%，最大工频磁场减小一半，大幅度减小高磁场范围。,330,kV,天成紧凑型线路,1,、国外紧凑型输电发展简况,2,、我国紧凑型输电发展简况,3,、我国紧凑型输电线路的特点,4,、结束语,我国紧凑型输电线路主要特点：,1、,大幅度地提高了输出能力,2、,大幅度地减小了线路走廊宽度,3、,大幅度地改善线下及附近工频电磁环境,4、,充分利用导线截面,我国紧凑型输电线路主要特点：,采用的紧凑型线路结构：,占地面积小，有利于农事活动；,导线采用对称布置，有利于制造、施工和维护；,减小相间距，增加了自然功率。,1,、国外紧凑型输电发展简况,2,、我国紧凑型输电发展简况,3,、我国紧凑型输电线路的特点,4,、结束语,1、,紧凑型输电应考虑与可控高压并联电抗器同时采用,2、进一步研究、完善、提高紧凑型输电技术,3、开展750,kV,等高一级电压等级紧凑型输电技术的研究工作,1,、西北750,kV,示范工程简介,2,、紧凑型输电线路简介,3、直流输电,（,HVDC),技术简介,4,、柔性输电（,FACTS）,技术简介,5,、谐波问题研究,1、新型输电方式简介,2、直流输电的类型,3、,直流输电的优点,4、直流输电系统的构成,各种新型的输电方式:,1、1972年美国学者提出了多相输电的概念,2、,70年代前苏联学者提出了紧凑型输电的概念,3、,1995年西安交通大学王锡凡教授提出了分频输电的概念,各种新型的输电方式:,4、超导输电是超导技术在电力工业中的一种应用。,5、无线输电方式包括微波输电、激光输电和真空管道输电,高压直流输电（,HVDC）,High Voltage Direct Current,柔性输电(,FACTS),Flexible AC Transmission System,直流输电的三个主要优点：,1、当输电距离足够长时，直流输电的经济性将优于交流输电。,2、直流输电通过对换流器的控制可以快速地（时间为毫秒级）调整直流线路上的功率，从而提高交流系统的稳定性。,3、直流输电线路可以联接两个不同步或频率不同的交流系统。,葛洲坝到上海,500,kV、1080km,高压直流输电线路是中国第一个大型直流输电线路工程;,西北电网与华中电网由陕西罗敷与河南灵宝采用背靠背直流联接的工程已投入运行；,陕西宝鸡与四川德阳由直流线路实现互联的工程正在实施中。,1、新型输电方式简介,2、直流输电的类型,3、,直流输电的优点,4、直流输电系统的构成,直流输电的类型,：,1、,点对点直流输电系统,2、背靠背直流输电系统,3、多端直流输电系统,单极直流输电系统,单极直流输电系统,双极直流输电系统,背靠背直流系统,多端直流系统,1、新型输电方式简介,2、直流输电的类型,3、,直流输电的优点,4、直流输电系统的构成,直流输电的优点,：,1、,对于远距离、大容量的输电系统来说，它的投资成本较低。,不同输电距离时的投资比较,输送3500,MW,功率时的投资比较,输送10500,MW,功率时的投资比较,直流输电的优点,：,2、,对于跨海的输电工程也就是海底电缆输电来说，有很大的优越性。,世界上目前最长的直流电缆工程,瑞典与德国之间跨越,Baltic,海 电缆长250,kM,直流输电的优点,：,3、,直流输电的损耗较低。,输送1200,MW,功率时的损耗比较,直流输电的优点,：,4、,直流输电可以进行非同步联网；,5、直流输电具有可以快速控制功率的特点 ；,6、可以限制短路电流；,7、直流输电可以节约输电线路走廊。,输送2000,MW,功率时线路走廊和杆塔结构比较,1、新型输电方式简介,2、直流输电的类型,3、,直流输电的优点,4、直流输电系统的构成,直流输电的构成,：,1、,整流换流站,2、直流线路,3、逆变换流站,换流站的主要设备,换流站的布置示意图,组成换流阀的晶闸管,换流器,1,、西北750,kV,示范工程简介,2,、紧凑型输电线路简介,3、直流输电,（,HVDC),技术简介,4,、柔性输电（,FACTS）,技术简介,5,、谐波问题研究,FACTS,的定义：,柔性输电技术是利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制或调节交流电力系统的运行参数和或网络参数，从而优化电力系统的运行状态，提高电力系统的输电能力。,1、产生和应用柔性输电技术的背景,2、,FACTS,的分类,3、,TCSC,技术应用情况简介,4、,SVC,技术应用情况简介,1、电力负荷不断增长使现有的输电系统在现有的运行控制技术下已不能满足长距离大容量输送电能的需要。,2、大功率电力电子元器件的制造技术日益发展，价格日趋低廉，使得用柔性输电技术来改造已有电力系统在经济上成为可能。,3、计算技术和控制技术方面的快速发展和计算机的广泛应用，为柔性输电技术发挥其对电力系统快速、灵活地进行调整、控制的作用提供了有力的支持；,4、电力系统运营机制的市场化使得电力系统的运行方式更加复杂多变。,电力系统输送功率的基本方程,FACTS,装置改善电力系统运行行为的作用,1、较大范围的控制潮流使之按制定的路径流动；,2、保证输电线的输送功率可以接近热稳定极限又不过负荷；,3、在控制的区域内可以传输更多的功率；,FACTS,装置改善电力系统运行行为的作用,4、可以限制短路电流防止线路串级跳闸；,5、阻尼会损坏电力设备或限制输电容量的各种电力系统振荡。,1、产生和应用柔性输电技术的背景,2、,FACTS,的分类,3、,TCSC,技术应用情况简介,4、,SVC,技术应用情况简介,FACTS,装置的分类,串联型,FACTS,装置,并联型,FACTS,装置,综合型,FACTS,装置：,晶闸管控制的移相器,TCPST,统一潮流控制器,UPFC,1、产生和应用柔性输电技术的背景,2、,FACTS,的分类,3、,TCSC,技术应用情况简介,4、,SVC,技术应用情况简介,TCSC,基本模块原理图,C-(1/ L)0，,可变容性电抗；,C-(1/ L)0，,谐振状态，无穷大容抗；,C-(1/ L)0，,感性微调模式。,电力系统输送功率的基本方程,1、产生和应用柔性输电技术的背景,2、,FACTS,的分类,3、,TCSC,技术应用情况简介,4、,SVC,技术应用情况简介,SVC,原理示意图,美国新墨西哥州帕不里克赛维思变电站,SVC,装置,合适的控制策略对改善电力系统的动态特性极为重要！,1,、西北750,kV,示范工程简介,2,、紧凑型输电线路简介,3、直流输电,（,HVDC),技术简介,4,、柔性输电（,FACTS）,技术简介,5,、谐波问题研究,1,、陕西电网电能质量实时监测系统简介,2,、电能质量在线监测系统的应用分析,1、陕西省电网电能质量在线监测系统规划,2、电能质量监测技术现状,3、,电能质量的,SCADA,系统,4、陕西电网电能质量实时监测系统的特点,规划的原则：,1、合理规划，节约投资；,2、全面监测电网的电能质量信息；,3、以中枢变电站、重要变电站、大负荷变电站为主进行监测，主要是330,kV,变电站的110,kV,母线和项大型谐波源供电的110,kV,变电站 。,本期系统结构,最终的系统结构,1、陕西省电网电能质量在线监测系统规划,2、电能质量监测技术现状,3、,电能质量的,SCADA,系统,4、陕西电网电能质量实时监测系统的特点,80,年代初期至今，便携式电能质量测试仪获得了长足的发展，传统的便携式电能质量测试仪的硬件实际上就是一台工业控制机，主要面向对电力系统谐波的测试。,便携式电能质量测试仪是在设定一段时间内，每隔一定时间间隔保存一组数据，或者手动一次获取一组数据，数据一般以文本方式保存；保存的数据或者打印后人工分析，或者通过磁盘拷贝后导入计算机进行人工分析，其工作量及过程比较复杂繁琐，且要求分析人员必须相当的专业知识。,另外，该类设备由于存在机械转动元件（硬盘及风扇等）而不能长期在线运行，一般只能测试一段时间，这样很难反映电网各种运行方式、或负荷各种运行工况、或负荷水平大小变化时电网的实际谐波水平，即不能反映谐波水平的时间分布效应，更难以发现谐波影响的累计效应。,例如：无功补偿电容器装置有时跳闸、有时运行良好、有时突然损坏（除其他原因外）等等；缺点之三在于该类设备一般不对闪变进行测试，需要另外的闪变仪进行专门测试。,1、陕西省电网电能质量在线监测系统规划,2、电能质量监测技术现状,3、,电能质量的,SCADA,系统,4、陕西电网电能质量实时监测系统的特点,建立电能质量,SCADA,系统的必要性 ：,电力生产过程对电能质量不产生影响，电力传输供应的各个环节也基本不使电能质量指标的下降，几乎所有的电能质量指标下降均由用户产生。例如：电网负荷分配的不均匀、非线性负荷、冲击负荷等。,电能质量指标下降对电网安全运行构成严重威胁，例如谐波引起局部电网谐振、负序电流及谐波的负序效应引起发电机负序保护误动,，三相不平衡引,起地线容性电流过大等等；同时，电能质量指标的下降严重影响电器设备的可靠运行，例如谐波引起电机类设备发热、震动，引起电容器过负荷等等。,另外，电能质量的下降也严重影响一些电力用户的正常生产及居民的正常生活，例如电压波动引起照明设备闪变、上海华虹,NEC,企业（生产硅晶片）每遇一次超标的电压波动其损失在100万美金等等。,电能质量指标的下降严重影响电力企业的经济效益，例如电力事故损失、停产损失、设备损坏损失、谐波在电网流动产生的网损、谐波源负荷造成电力计量误差等等。,电能质量监测系统各主要组成部分的功能要求：,1,、当地监测单元,当地监控单元应具有以下主要检测功能：,三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率三相电压、电流总谐波畸变率；三相各次谐波的有功、无功功率及其方向；总的有功、无功功率，功率因数；电网频率；电压偏差、合格率统计；短时闪变,Pst,、长时间闪变,Plt,；电压不平衡度；负序电压、负序电流；其他电量测试。,2,、监测中心,监测中心各主要功能模块由服务器层与应用层组成。,应具有收、发控制功能；数据处理功能；图形输出功能 ；报表输出功能,1、陕西省电网电能质量在线监测系统规划,2、电能质量监测技术现状,3、,电能质量的,SCADA,系统,4、陕西电网电能质量实时监测系统的特点,1,、根据面向对象的设计思路，结合参考变电站综合自动化保护单元的结构模式，采用面向对象的一对一单元化结构进行设计。,2,、,对电能质量采取全天候实时在线监测,由于实现了峰谷电价，很多非线性电力用户在夜间工作，生产过程在不同的生产周期对电网的影响也不相同。以往采用的便携式电能质量监测仪，仅可做到短时间的对局部电网局部时段的电能质量进行监测，根本无法获取整个电网电能质量变化的真实水平。,3,、采取数据库服务器对测试数据进行管理，并进一步对变化趋势、数量水平、时间分布规律进行分析，从而使我们更充分、全面地了解整个电网的电能质量水平。,4,、该系统与电力,MIS,系统实施无缝连接，所有科室均能在电力,MIS,网上浏览分析数据，充分做到数据共享。,陕西电能质量实时在线监测系统套系统的运行，为电力系统的设计、生产、调度、运行等工作提供大量的极有价值的参考数据。,1,、陕西电网电能质量实时监测系统简介,2,、电能质量在线监测系统的应用分析,陕西电网电能质量在线监测系统运行至今，情况基本正常，积累了大量电能质量的宝贵数据。下面就以,110KV,三桥变为例，介绍陕西电网电能质量实时在线监测系统的应用情况：,110KV,三桥变电站：,主变两台，容量分别为：,50MVA,;,110KVI,、,II,段母线，,35KV I,、,II,段母线及,10KV I,段、,II,段均并列运行;,并联补偿电容器二组，容量分别为：,50MVAR,，串联电抗均为,6%,。,三桥变电站两组并联补偿电容器,2001年1月投入运行，2001年10月因电容器内部故障而跳闸停运，返厂进行大修；,2002年5月投入运行，两组电容器分别于2002年9月和2002年11月又因电容器内部故障而跳闸停运，返厂进行大修；,两组电容器分别于2002年10月和2003年1月又投入运行，并于2003年12月和2003年11月再一次因电容器内部故障而跳闸停运，该两组电容器直至2004年4月仍未修好投运。,110,kV,三桥变并联补偿电容器组故障原因分析：,1、电容器的场强较高,2、110,kV,三桥变电站的谐波含量超标,2001,年的测试结果表明：110,KV,三桥变在各种运行方式下，各个电压等级的谐波含量均未超出国家标准的要求。,2003,年的测试结果表明：110,KV,三桥变两组并联补偿电容器投入运行， 10,kV,谐波电压总畸变率严重超标，95概率大值达到9左右，大大超过4的国家标准，该站主要是3次谐波电压畸变水平较高，已达8.5左右。,2003年11月-12月，110,kV,三桥变电站的两组并联补偿电容器因故障相继退出运行，谐波实时监测数据结果表明，110,kV,三桥变的10,kV,谐波电压总畸变率仍然严重超标，95概率大值达到8.4左右，也大大超过4的国家标准，该站仍然主要是3次谐波电压畸变水平较高，达到7左右。,谐波测量结果还表明：随着负荷性质的变化，电网的谐波含量大大提高。,综上所述，可以判定：110,kV,三桥变10,kV,母线的谐波电压总畸变率严重超标，谐波电压含有率较高的主要表现为3次谐波，谐波电流含量较大的主要表现为5次谐波。,并联补偿电容器对谐波电流的放大作用：,110,kV,三桥变的两组并联补偿电容器的串联电抗均按6%进行配置，并联补偿电容器的这种配置虽然可以有效的限制电容器投入时的合闸涌流，但不能避免由于电容器组的投入引起3次谐波的放大现象。,谐波实时监测结果也说明该变电站无功补偿电容设备参数配置不合理，存在3次谐波谐振现象，3次谐波严重放大。,110,kV,三桥变并联补偿电容器组的改造方案,方案1：110,kV,三桥变并联补偿电容器组的串联电抗按4.5%配置,方案2：110,kV,三桥变并联补偿电容器组的串联电抗按12%配置,方案3：根据110,kV,三桥变谐波含量的实际情况，配置谐波滤波器,综合技术经济比较方案1、方案2及方案3，并考虑系统运行2004年,“,迎峰度夏,”,的实际需要，推荐目前110,kV,三桥变并联补偿电容器组的串联电抗采用方案1的配置，即按4.5%进行配置。,串联电抗按4.5%配置后的谐波测量结果,2004年6月，110,kV,三桥变电站的两组并联补偿电容器将串联电抗按4.5%配置修复投入运行后，由 谐波实时监测数据知，110,kV,三桥变的10,kV,谐波电压总畸变率虽仍严重超标，95概率大值达为7.6左右，该站仍然主要是3次谐波电压畸变水平较高，达到7左右，但3次谐波放大的现象已消除,。,结论,1、当电网中的3次谐波电压含有率严重超标时，并联补偿电容器组的串联电抗不应按6%进行配置。,2、并联补偿电容器组的串联电抗按4.5%配置时，可以有效地避免对系统3次谐波的放大作用，因而使三次谐波电压的含有率大大降低，同时也降低串抗的造价及其损耗。,三桥变的谐波电流主要表现为五次谐波水平较高，约为20,A，,虽然并联无功补偿装置对5次谐波呈现较低阻抗，但此时并联无功补偿电容器仅需承受9.5,A,的谐波电流，远小于电容器约85,A,的过电流能力。,3、并联补偿电容器组的串联电抗按12%配置时，也可以有效地避免对系统3次谐波的放大作用，但由于串联电抗按12%配置，所以增大了并联无功补偿装置的运行损耗，同时，也提高了并联补偿电容器的额定电压，降低了电容器的有效基波容量，并提高了电抗器的造价。,4、如电网的谐波含量较高，并联无功补偿装置的运行条件较差，要彻底解决并联补偿电容器组长期运行过程中的损坏问题，应按电网谐波含量的实际情况，设计制造谐波滤波器，该装置在基波状态下，提供系统所需的无功功率，起到无功补偿的作用；在谐波状态下，滤除谐波，起滤波器的作用。,勉县变谐波治理方案简介,结论：,220kV,勉县变10,kV,侧电容器频繁损害的主要原因是：系统中非线性负荷产生的谐波从110,kV,侧注入勉县变，引起10,kV,侧电容器损坏。,考虑：,原220,kV,勉县变无功补偿；,新330,kV,勉县变无功补偿；,系统接线情况；,110,kV,负荷转移后引起的谐波变化情况。,应注意的问题是：,谐波源是110,kV,非线性负荷引起；,滤波器必须既能抑制变压器低压侧的谐波，同时又不会引起相邻变电站无功补偿设备的谐振。,利用便携式谐波测试仪测得220,kV,勉县变主变各侧的谐波水平,陕西电网电能质量实时在线监测系统测得220,kV,勉县变的谐波水平,分析研究结果表明：220,kV,勉县变谐波源主要集中在110,kV,母线，但是问题却出现在10,kV,母线。因此解决问题的目标应该为在10,kV,母线设置兼有滤波作用的无功装置，控制目标选择降低110,kV,母线谐波电压总畸变水平。,220,kV,勉县变谐波特征分析,220,kV,勉县变10,kV,母线谐振特性,220,kV,勉县变110,kV,母线谐振特性,1、谐波谐振特性研究结果表明：,该站10,kV,电容补偿装置由于其设计主要从基波无功补偿的角度出发，因而从系统结构上存在10,kV,母线放大3次谐波、吸收5次谐波的固有特性，其结论与实测结果完全吻合；,要改变这一现状，需要从并联无功补偿装置的参数、具体功能等方面入手进行设计，即其参数设计需要考虑谐波的具体特征，主要功能除具有常规无功补偿的功能之外，还需要具有承受、滤除谐波的作用。,2、在所考虑谐波源水平情况下，进行谐波电压含有率的理论计算，与实测结果进一步对比，验证了所采用谐波的分析方法、元件模型的正确性。,3、谐波状况下电容器运行的容限约束分析,国标,GB 393889,并联电容器对电容器的运行参数过载水平有四项规定：过电压、过电流、过载容量和谐波过电压，其中谐波过电压是以峰值作为约束条件的。,谐波状况下各种约束对应的曲线,谐波对电容器危害分析,研究分析结果表明：10,kV,母线电容器投入运行后，3次谐波对电容器的危害最大，由于此时至少有两种主要的谐波频谱，因而电容器运行后将出现过负荷现象。,330,kV,勉县变110,kV,母线谐振特性,流入330,kV,勉县变110,kV,母线的谐波电流,（红色）与谐波源水平对比图,分析研究结果表明：,谐波源产生的谐波电流几乎全部流入330,kV,勉县变110,kV,母线侧，流入110,kV,勉县变110,kV,母线的谐波电流几乎为0；,仅45左右的3次谐波流入35,kV,母线，其它次谐波流入35,kV,母线的比例不超过20。也就是说，大量的谐波流入330,kV,系统。,该工况下流入330,kV,勉县变110,kV,母线的3次、5次谐波电流严重超过国家标准，危及110,kV,和330,kV,系统的安全稳定运行；,110,kV,勉县变10,kV,并补12串抗几乎未发挥分流的作用，但若选6串抗却会产生3次谐波放大的现象；,滤波器设计目标为：,降低110,kV,母线谐波电压畸变水平，限制流入330,kV,勉县变110,kV,母线的谐波电流水平在国家标准允许的范围内；,满足110,kV,勉县变无功补偿的要求,。,滤波器初选设计方案：,滤波支路及其基波补偿容量,滤波器运行后50,Hz,情况下110,kV,母线谐波特性,滤波器运行后49.5,Hz,情况下110,kV,母线谐波特性,滤波器最终设计方案：,滤波支路及其基波补偿容量,滤波器运行后50,Hz,情况下110,kV,母线谐波特性,滤波器运行后49.5,Hz,情况下110,kV,母线谐波特性,切除7次滤波器支路情况下110,kV,母线谐振特性,切除5次滤波器支路情况下110,kV,母线谐振特性,切除3次滤波器支路情况下110,kV,母线谐振特性,谢谢大家！,