300Mvar调相机SFC启动方式并网对策研究

2018-10-27郑少恒冯超李伟

科技创新与应用 2018年25期

郑少恒冯超李伟

摘要：文章以新一代300Mvar调相机启动并网系统为例，对300Mvar调相机并网的原理进行了研究论述，分析了基于SFC启动的调相机惰转并网方式的优缺点，提出了原则性并网步骤方案。

关键词：300Mvar调相机；并网；SFC启动

中图分类号：TM342 文献标志码：A 文章编号：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

随着特高压直流输电工程的陆续投运，我国电网逐渐步入交直流混合输电网时代，枢纽换流站区域电网的“直强交弱”矛盾突出，无功支撑能力较弱，形成电网的安全可靠运行重大隐患。为了提高交直流混合输电网的无功支撑能力、提高电网的稳定运行能力，在电网交直流枢纽站部署建设大容量同步调相机组成为提高电网无功支撑的有效途径。本文重点对我国新一代300Mvar调相机组的启动方式进行了阐述研究，并提出了原则性改进方案—分步启动并网方案。

1 技术特点

对于新一代300Mvar大型调相机，一般采用静止变频SFC 启动方式（Static Frequency Converter），利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对调相机进行变频启动，并在其并网后退出运行。该方式在多机启动时可互为备用，多机共享，也降低了投资成本。

2 系统构成

SFC启动并网系统由SFC拖动系统、励磁系统和同期系统三部分构成。SFC拖动系统由入口断路器ICB、整流变TR1、静态整流设备SFC和出口断路器IPB及部分构成；励磁系统由主励磁系统、辅助励磁系统和励磁线圈等三部分构成。调相机一次系统图见图1。

3 SFC系統启动原理及优缺点

3.1 SFC启动原理

给SFC系统上电，通过SFC系统变频启动调相机至105%额定转速，然后退出SFC系统，使调相机进入惰走状态，同时启动励磁快速切换至主励磁，调相机开始升压，对主变充电至额定电压，调相机升压完成后，投入同期装置，被动捕捉调相机惰走减速的同期并网点并网，实现调相机的同期并列。

SFC启动并网分为三个阶段：调速阶段、建压阶段、并网阶段。调速阶段：通过启动电源10kV母线对SFC系统上电，并拖动调相机按照预设程序逐渐拖动调相机达到105%的额定转速的过程；建压阶段：通过自并励系统对调相机进行励磁，建立机端额定电压的过程；并网阶段：调相机惰走减速至额定转速时，投入同期装置，被动捕捉通气并网点的过程。三个阶段相互独立、互为条件。

3.2 SFC启动的优点

通过SFC变频启动，避免了调相机直接启动对电网的冲击，提高了电网运行的可靠度，提高了设备的使用寿命。

SFC系统操作简便、日常维护方便，具有较高的运行可靠性。

SFC的调速范围比较宽广，频率控制精度高，有效满足了调相机对转速的高标准要求。另外，SFC一般都具有软启动性能，可以实现一键启动，启动操作方便快捷。

3.3 SFC启动的缺点

SFC启动并网方式存在不可控的薄弱环节。在SFC拖动调相机至105%额定转速随即退出，调相机处于堕性降速阶段，转速不可以调节，调相机处于额定转速的时间间隔很短，一旦并网失败，只能重新再来，这就大大降低了调相机组的可靠投入率，关键时刻可能会使调相机发挥不了应有的作用，这个隐患将导致颠覆性的后果。

4 对策方案

4.1 并网成功充要因素分析

4.1.1 转速与电压的有效配合

调相机惯性惰走状态为不可控状态，转速为缓慢下降的单向不可逆过程，当转速下降至100%额定转速前，调相机必须建立了额定电压，具备同期调压状态，方可有同期并网成功的可能。

4.1.2 同期装置参数的有效设定

“导前时间”和“调压脉宽”是同期装置的关键参数。“导前时间”不准确会导致较大的冲击电流，对系统和调相机有冲击破坏作用；“调压脉宽”不适宜，会导致“过调”和“欠调”，大大降低机端电压调节效率，错失并网时间窗口，导致同期并网失败。

4.2 对策方案

4.2.1 合理安排调试步骤

SFC系统拖动调相机达到105%额定转速后，断开SFC系统前，一定要确认励磁系统工作状态，杜绝励磁系统不具备条件时使调相机进入惰走状态。

4.2.2 控制好励磁系统投入时机

调试阶段，反复多次进行调相机惰走特性试验，获取准确的调相机的惰走特性曲线图，并确定调相机惰走到100%额定转速时刻t3；通过调相机空载升压试验，确定调相机空载升压到105%额定电压时的时间Δt，对励磁系统参数进行反复调整，确保Δt≤t3-t1。通过t1≤t3-Δt原则确定励磁系统最迟建压的时刻t1，尽可能将t1时刻提前，给同期装置留有足够的调压并网时间窗口。

4.3 控制好同期装置投入时间

同期装置的投入时刻t2=t1+Δt，提前计算好投入时间t2，确保同期装置在t2时刻准时投入，确保t2

4.4 准确设定同期装置的并网参数

在调相机首次并网调试阶段，对同期装置至少进行三次实际并网试验，调整励磁调节脉冲到适当宽度，确保同期装置调压平稳和“导前时间”准确，提高调相机的一次并网成功率。

5 结束语

本文从SFC启动方式的原理出发，分析了调相机并网成功的关键因素，确定了励磁装置投入时间t1，同期装置投入时间t2和调相机额定转速时间t3三个关键控制点，并采取了同期装置的参数优化设置，提高了调相机的一次并网成功率，对300Mvar调相机的并网操作有积极的指导意义。

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