二、超特高压灵活交流输电技术
灵活交流输电(FACTS)采用电力电子装置和控制技术对系统主要参数,如电压、电流、相位、功率和阻抗等进行灵活控制,增强系统稳定性和安全性。
可控串补装置(TCSC)是用于提高交流输电线路输送能力和增强系统稳定性的电力电子装置。该装置串联于交流输电线路中,通过调节两组反向并联晶闸管阀的触发角使TCSC提供连续平滑的等效电容补偿。TCSC中晶闸管阀采用多级串联压接技术,需要准确触发晶闸管,要求晶闸管不仅耐压高,耐受dv/dt能力强,还要触发延迟小,串联一致性高。
静止同步无功补偿器(STATCOM)是利用全控器件变流器产生与电网频率相同的交流电压,通过调控变流器输出电压的大小,向电网输出或从电网输入可控的无功,应用中通过变压器并联于系统。STATCOM需要通过控制全控器件调节电压大小、频率及相位,要求器件的开通关断速度快,损耗低。装置采用多级模块式IGBT连接,在高电压等级下体积大,未来若采用耐压等级高的器件或压接式IGBT,能够大幅减小体积。
统一潮流控制器(UPFC)能够同时统一控制或有选择的控制影响线路有功和无功潮流的所有参数(电压、阻抗和相位角),是解决电力传输诸多问题的提供了灵活、快捷、多功能的控制装置。UPFC是利用全控器件实现对VSC阀组改进行控制,改变两个变流器的运行状态,要求构成的VSC阀组要求器件的耐压等级高,器件损耗低,可靠性高。
1、经过我国科研人员持续20余年的研发积累,现在中国已经引领了灵活交流输电技术的发展。
2004年前,我国灵活交流输电装备全部依赖进口、应用不足10套;目前,我们已解决了大容量阀组件串联同步触发、高电位取能、多状态脉冲编码等难题;提出了多目标协调控制、过电压与主动绝缘配合等方法,建立了灵活交流输电系统分析、成套设计、核心装置研制等完整技术体系;突破500kV等级SVC、TCSC、STATACOM、CSR、FCL等灵活交流输电装置共性技术。
2、完成四大类FACTS装备的首台/套研制,并实现了示范应用。
1)静止无功补偿:2004年,我国首套自主知识产权输电网用静止无功补偿装置(辽宁鞍山);2008年,世界首套500kV直流融冰兼SVC装置(湖南益阳)。
2)可控串联补偿:2004年,世界首套混合复用固定和可控串补(甘肃成碧);2007年,世界串补度最高、串补量最大的500kV可控串补装置(黑龙江冯屯)。
3)可控并联电抗:2007年,世界首套500kV磁控式可控并联电抗器装置(湖北荆州);2012年,世界首套750kV阀控式可控并联电抗器装置(甘肃敦煌)。
4)短路电流限制:2010年,世界首套500kV短路电流限制装置(浙江瓶窑)。