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日前,江苏泰州与湖南湘潭换流站调相机工程获得核准。国家电网公司分别在锡盟—泰州特高压工程泰州换流站、酒泉—湖南特高压工程湘潭换流站装设2台300兆乏调相机,估算总投资分别为2.65亿元、3.29亿元。
调相机工程对于提高电网动态电压稳定裕度、保障特高压工程安全稳定运行具有重要意义。早在两个月前,国家电网公司就全面启动首批临沂、皖南、锡盟、泰州、酒泉、湘潭、南京7个特高压直流换流站的调相机工程建设,制定了建设“暂动态特性优、安全可靠性高、运行维护方便”的国际一流精品工程目标。那么,究竟什么是调相机,它的运行机理是什么,又为何能够保证特高压工程安全稳定运行呢?
性能卓越的无功补偿装置
在电力系统中,同步发电机是最常见的旋转设备,它在发出有功功率的同时,还可以发出无功功率,而且是性能最优越的无功电源。调相机是一种特殊运行状态下的同步发电机,它保留了同步发电机良好的无功补偿性能,却不发出有功功率。由于不需发出有功,经过专门设计,调相机无功补偿的性能也可进一步提升。
300Mvar同步调相机外观图
300Mvar同步调相机剖面图
调相机性能优势主要体现为可在瞬态、暂态和稳态全时间尺度提供无功补偿和电压支撑。瞬态方面,在电网发生故障导致电压跌落的瞬间,利用其强劲的“爆发力”,快速释放大量无功功率,减小电网电压跌落的幅度和速度,该特性通常在几到几十个毫秒范围内发挥作用。暂态方面,在故障恢复期间,电网电压较低,调相机励磁系统可进行强励,在数秒到数十秒内提供超过调相机额定容量1.5倍甚至更多的无功支撑,进而恢复电网电压。稳态方面,调相机可在设计范围内开展无功连续调节,既可发出容性无功,也可发出感性无功。此外,调相机在无功补偿的同时,还能提供短路容量和转动惯量,提高电网稳定性能。
鉴于良好的无功补偿性能,在电网发展过程中,调相机曾发挥了积极作用。浙江舟山直流工程配置了30兆乏的调相机用于提高受端系统短路容量,开展换流站无功补偿。嵊泗直流工程也配置了2台30兆乏调相机。天津北郊变电站安装一组160兆乏的调相机进行系统无功补偿,提高系统电压稳定水平。芜湖、金昌等变电站也配置不同容量的调相机。以往工程主要应用调相机的稳态无功补偿和暂态无功提供能力,对瞬态无功提供能力要求较低。静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)等无功补偿装置可满足稳态和暂态无功补偿要求。90年代,随着SVC和SVG技术发展,调相机在我国电网应用减少。在国外,随着新能源开发和直流输电技术发展,调相机仍在一定范围内采用。
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