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1、现代电力电子学及其在电力系统中的应用（六）：第三讲在电力系统中应用…雌第电珠用.1995年5月PowerSystemTeLhno]ogyVc2】.19No5May1995现代电力电子学及其在电力系统中的应用(六)第三讲在电力系统中应用的电力电子装置第三节昌闸管控制的串联电容赵良炳马维新/陈建业彻清华大学电机工程与应用电子技术未.100084北京M0DERNP0WERELECTR0NICS&ITSAPPLICATIoNINP0WERSYSTEMZhaoLiangbingMaWeixinChenJianyeElectricMachineryEngineerigandApp
2、liedElectronicTechnologyDepartmentTsinghuaUninersity,Beiiing,100084China3.3.1原理用串联电容补偿输电线路的电抗,可以提高线路的输电能力.这种经济有效的方法,在世界不少电网中已得到采用.我国新安江至上海的220kV输电线路和刘家峡至天水,关中的330kV输电线路中,曾经采用过串联电容.采用串联电容后也产生一些新的问题,其中之一是可能激发产生一种低于工频的次同步振荡(SSR).七十年代初期,美国加利福尼亚t州爱迪生公司的一台汽轮发电机组,由于次同步振荡引起的轴扭振,造成轴系破坏,因此SSR问题引起了人们的
3、关注.随着电力电子技术及控制技术的发展,抑制SSR的快速直接的控制方法已经应用于生产实际,各种SSR阻尼装置也进入了商业市场.用电力电子装置控制串联电容,不仅提高了串联电容的性能,也扩大了串联电容的应用范围,使其成为控制电网潮流的一种有教手段.本节将介绍晶闸管控制串联电容(TCSC)的原理,功能及工业示范工程的情况.线路电流在串联电容两端产生的电压与在线路电抗上产生的电压相位差180.,所以利用串联电容产生的电压,可以补偿线路电抗的电压降落,好像抵消了一部分线路电抗一样.串联电容补偿的补偿度&;裳(1j式中为串联电容的容抗,兄为线路电抗.图3.3.1是串联电容器的一种
4、接线,串联图3.3.1用旁路开关来调整申联电容电容由c,c串联组成,丑,B:为旁路开关,TB为晶闸管开关C,C.投入运行时,所有开关都在"断的位置.在运行中若要改变串联电容的补偿度,则可甩开台旁路开关的方法来实现用晶闸管开关代替机械式开关来投切串联电容器的主要优点是:(1)速度快,可在半个工频周期内合闸或跳闸;(2)维护工作量小,动作次数几乎不受限制;(3)短时间内可多次动作,因此可用于抑制系统功率振荡}(4)进66PowersystemTechnology择合适的动作相位,可减少暂态过电压和过电流.但用旁路开关调整补偿度只能是台阶式的,无法连续调整,若增多调整档数,则又要增
5、加晶闸管开关数目.另一种调整串联电容补偿度的方法是用晶闸管控制的分路电抗.其原理接线图见图3.3.2(a).它的静特性与具有可变电抗的并联—÷l,图3.3.2(盘)原理图o)Ic>I时的相量图1iL用晶阿管控制分路电抗来调整串联电容)k<IL时的相量图LC电路相似.当>,,即x>x时,线路电流与电容电流同相位,c,c滞后9o,并联阻抗呈容性,相量图见(b).电容电流由两部分组成,一是线路电流,一是分路电流.因此在电容两端产生的电压,要比只有线路电流流过电容的电压高.分路电流越大,电容电压也越高,也就是说并联后的等值容抗变大了但当<,时,线路电流与
6、分路电流同相位,领先于9O,并联阻抗呈感性(见图3.3.2(c)).如果在分路电抗中,串联一个晶闸管开关,对其进行相控,改变晶闸管的触发角,则可以改变分路电抗的电流,也等于改变并联阻抗的性质与大小.图3.3.3为并联后等值电抗(基波)随触发角变化的曲线,虚线左边等值电抗为感性,右边为容性,虚线对应的是Xc=x的情况,即并联谐振点,此时等值阻抗为无穷太,显然,不能在谐振点附近运行.采用这种调整串联电容方法的好处是可以对串联电容的容抗或补偿度进行连续调整.+并联0电抗龇r——一/窖性触发角tl8矿图3.3.3并联电抗与齄发角的变化曲线由于相控作用,分路电抗中的电流是非正弦的,含有
7、谐波分量.但谐波电流大部分通过电容成回路,只有很少部分会进入电网,一般无需采用滤波器.图3.3.4为电容电压‰,电抗电流i"电容电流ic及线路电流i的波形图,图中n为触发角,d为导通角,+÷=180..'3.3.2TCSC的功能(1)潮流控制由于可以连续改变等值串联电容的容抗,即连续改变线路电抗,因此可用来进行潮流控制.改变电网中的潮流分布.运行人员可以通过调整线路功率定值,由控制装置自动调整晶闸管开关的触发角,来满足线路传输功率的要求,也可直接调整串联电容的容抗达到潮流控制.(2)阻尼线路功率振荡'可
