3.国网公司科技项目可行性研究报告

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1、·附件二：国家电网公司科学技术项目可行性研究报告项目名称：小营站220kV站STATCOM系统的开发与应用申请单位：秦皇岛电力公司起止时间：2008年1月至2009年12月项目负责人：曲效荣通信地址：秦皇岛市海洋路50号邮政编码：066000联系电话：0335-3382108传真：0335-3382112申请日期：2007年10月···目的和意义本项目旨在评估电铁负荷对电力系统的影响，制定电铁负荷造成的电压波动、三相电压不平衡度、谐波电流和谐波电压等多项电能质量指标超标的解决方案，研制开发静止同

2、步补偿器（STATCOM），并应用于小营220kV变电站110kV侧，重点解决电压波动、负序和谐波问题。随着经济的持续增长，我国的电气化铁路正在迅速的发展。但是随着电气化铁道的快速发展和迅速进入人口稠密的经济发达地区，牵引供电系统的电能质量问题也受到日益广泛的关注。电气化铁路是一种单相不对称波动负荷，具有以下特点：以铁路钢轨与大地为导体的单相移动负荷；负荷随列车重量、线路坡道、牵引或制动等不同条件而剧烈变化；负荷电流中含有大量谐波电流；无功电流大，功率因数低；对电力系统产生负序电流和负序电压。由

3、于铁路运输的特殊性，电铁机车沿铁路移动用电，其产生的危害程度比起其他类型的非线性设备要严重的多。电铁牵引负荷波动频繁、冲击大，给电力系统及其他电力用户带来许多不利影响。在机车运行过程中，具有严重的非线性，向电力系统注入大量的高次谐波电流，成为电力系统中最大的谐波源；其开停频繁，有功冲击大，造成电力系统电压严重波动；同时，自其出现以来就存在由于其结构上具有严重的不对称性，向电力系统注入了大量的负序电流；再加上目前我国绝大部分电力机车采用单相晶闸管相控整流制式，由此带来牵引供电网功率因数低、谐波含量

4、高等一系列问题，严重影响公用电网的电能质量。由于电铁机车沿铁路移动用电，其产生的危害性远比其他任何谐波源设备更为严重，更为广泛。又因为其功率大，华北地区内广泛分布，对电力系统的安全经济运行影响面很广。小营站220kV变电站属枢纽变电站，主变容量为540MVA，无功备用容量不足，电压稳定性问题突出。同时，站内两台主变的110kV母线分别给大同铁路和天津铁路牵引站供电，并同时还要向许多厂矿供电。由于电力机车为大功率单相冲击性负荷，使得电压波动、三相电压不平衡度、谐波电流和谐波电压总畸变率等多项电能质

5、量指标都超过国家标准限值。给电网造成了严重污染，影响了其它负荷的正常生产。静止同步补偿器STATCOM（StaticSynchronousCompensator，以往称为SVG：StaticVarGenerator），是当今无功补偿领域最新技术的代表。STATCOM并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，其无功电流可灵活控制，跟随负载的变化自动快速连续调节无功功率补偿量，维持母线电压，或者通过电流跟踪补偿实现对冲击性负载或谐波负载的实时动态补偿。由于其响应速度快，STATCOM对解决冲击性负荷

6、所带来的三相不平衡、电压波动、谐波超标、功率因数低等电能质量问题有着重要的意义。···该项目在小营变电站110kV侧母线安装STATCOM，综合治理电铁负荷造成的电压波动、三相电压不平衡度、谐波电流和谐波电压等多项电能质量指标超标问题。在110kV侧装设STATCOM，在提高系统电压稳定性，抑制母线电压波动，治理三相电压不平衡度，治理谐波，提高电能质量等方面都可以起到很好的作用。由于小营变电站的主要负荷为电力机车负荷，在该变电站中STATCOM装置的应用对其它同类型变电站具有指导意义。同时，由于

7、此项目是在秦皇岛地区实施的首套STATCOM装置，具有重要的示范作用。并且，进行项目分析计算过程中使用的STATCOM模型、参数、项目的分析计算方法、装置的实际运行维护经验等，都可作为技术储备，为其它先进的电力电子技术应用奠定基础。STATCOM技术在电力系统中的应用和推广将推动我国电网控制技术向更高水平发展。基于此背景，该项目的顺利实施具有重要意义。一、国内外研究水平综述改革开放以来，我国电气化铁路（以下简称“电铁”）获得迅速发展。目前，全国电铁通车里程逾万公里，遍及全国十八个省（自治区、直辖

8、市）电网。随着电气化铁道的快速发展和迅速进入人口稠密的经济发达地区，牵引供电系统的电能质量问题受到日益广泛的关注。据不完全统计，自电铁投运三十多年以来，电铁谐波与负序已引发过200MW发电机跳闸，山西、河南、贵州等电网大面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，发电机转子损坏，继电保护非正常频繁启动，用户电动机和电容器大量烧坏，小火电厂不能就近并网等一系列危害，使社会、电力部门和用户蒙受了巨大的经济损失。随着电铁运量的增加和电铁向东部发达地区扩展，如电铁谐波仍然不能得到及时治理，其产生的危害将会更加