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时间:2020-04-28
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1、基于移相控制技术的供电可靠性提高方案 摘要:由于地理条件、电源及负荷分布等特殊性,部分地区局部电网较为薄弱,为保证电网安全稳定及供电可靠性,采取高低压电磁环网运行,N-1、N-2等故障情况下潮流转移不均衡,存在造成部分元件过载的风险,影响电网供电能力及可靠性。文章针对云南西双版纳地区电网高低压电磁环网运行存在的风险,提出移相控制技术UPFC的应用方案,提高了高低压电磁环网断面输电能力及可靠性,解决了故障情况下潮流转移不均衡造成线路及主变过载的风险。 关键词:移相;环网断面;风险;可靠性 1概述 云南地处西南边陲,是南方电网
2、乃至全国重要的水电基地,是南方电网“西电东送”的送端电网。负荷主要集中在中、东部,大型水电主要位于西部及西南部,负荷、电源分布不均的矛盾突出。西双版纳地区位于云南西南片区,局部电网较为薄弱,且由于特殊的地理条件以及生态自然保护等因素,电网加强难度大、成本高,为保证电网安全稳定及供电可靠性,采取高低压电磁环网运行。电网N-1等故障情况下线路潮流转移不均衡,存在部分元件过载的风险,影响电网供电能力及安全稳定。 2版纳电磁环网 西双版纳电网现状尚无500kV变电站,仅景洪电站有1台500kV/220kV联络变。500kV版纳变规划2
3、018年建成投产,规模为1×75万kVA。为提高电网220kV供电可靠性,220kV思茅变-木乃河变-版纳变、500kV思茅变-景洪电站-版纳变、220kV景洪电站-景洪变高低压电磁环网采取合环运行,版纳电网依靠木乃河变-版纳变以及景洪电站-版纳变供电。2018年500kV版纳变建成后,“十三五”期间版纳电网接线如图1。 3UPFC技术原理 UPFC由于具备电压调节、串联补偿和移相控制等能力,可以同时并快速地控制输电线路中的有功功率和无功功率,控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性。 UPFC由共用直流侧电容的两个电
4、压源型变流器构成。变流器1经并联变压器接入系统,其作用是通过吸收或发出无功功率来维持UPFC接入母线电压恒定,同时向变流器2提供其所需的有功功率,维持直流电压恒定;变流器2经串联变压器接入系统,其作用是向线路叠加一个串联电压源,通过控制电压源的幅值和相角来控制该线路的潮流。 对于任一输电线路等值线路,Ui,Uj为线路两端电压,X为线路电抗,忽略电阻,P为线路有功功率,Q为线路无功功率。设Ui=Ui∠0,Uj=Uj∠δ 则线路有功功率P和无功功率Q取决于线路两端电压Ui,Uj和相角差δ。因此,UPFC向线路叠加一个串联电
5、压源,通过适当地控制Ui,Uj及δ,可以改变线路上的潮流分布。 4输电能力提高方案 4.1电磁环网运行风险 景洪联变-景洪变、木乃河-版纳变线路阻抗相差较大,潮流分布不均,景洪联变-景洪变220kV线路潮流较重。500kV版纳变N-1故障情况下,500kV潮流发生转移,版纳电网负荷仅依靠景洪联变及220kV木乃河-版纳变线路供电,景洪联变及相关线路存在过载风险;景洪电站1#机组检修情况下,版纳电网下网负荷进一步增大,景洪联变及相关线路过载将更为严重,存在较大的事故安全风险。 根据2020年500kV版纳变N-1故障潮流,2
6、20kV木乃河~版纳变线路潮流约为75.7MW、景洪电站~景洪变线路潮流约为351.3MW,景洪电站~景洪变线路潮流比木乃河~版纳变线路潮流重约276MW。景洪电站~景洪变线路潮流由景洪联变下网,将造成景洪联变负载率98%,重载运行。景洪电站1#机组出力低于60%时,景洪联变将出现过载。 在500kV版纳变N-1故障且景洪电站1#机组检修情况 下,根据潮流结果,220kV木乃河~版纳变线路潮流约为158MW、景洪电厂~景洪变线路潮流约为482MW,景洪电厂~景洪变线路潮流比木乃河~版纳变线路潮流重约324MW。景洪电厂~景洪变
7、线路潮流由景洪联变下网,将造成景洪�变过载33.9%。 4.2移相控制技术应用 220kV木乃河~版纳线路、景洪联变-景洪变线路潮流分布不均衡是版纳电网运行的安全风险,也是制约版纳下网电力进一步提高的主要因素。在木乃河~版纳线路上加装移相装置可以提高版纳电网下网能力,提高供电可靠性。 在220kV木乃河~版纳线路上安装UPFC装置,版纳电网最大下网电力按650MW考虑,UPFC的并联变流器容量、串联变流器容量分别为22MVA、25MVA。UPFC主要参数见表1。 4.3供电能力提升 220kV木乃河~版纳线路上安装UPF
8、C装置后,版纳220kV最大下网电力为650MW情况下,考虑景洪1#机组60%出力 ,木乃河~版纳线路潮流为277MW,景洪联变~景洪变线路潮流为373MW。考虑景洪1#机组N-1故障情况下,可控制景洪联变满载且木乃河~版纳线路达到热稳极限,即木
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