如何提高输电系统的能力与稳定性

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串联补偿 (SC)

正在进行中的能源系统转型需要采用有效方法来应对可靠电力输送方面的挑战。采用西门子的灵活交流输电系统 (FACTS) 技术而不是构建新线路来提高输电能力,效果常常更好。新构建的输电线和现有系统都将获益于西门子的先进串联补偿 (SC) 解决方案,这些解决方案还有助于提高输电线的质量与稳定性。

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串联补偿一览

提高输电线的能力

创新的串联补偿技术可提高现有长距离交流输电线的输电能力以及电网稳定性,而没有构建新输电线的成本与时间要求。

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几十年来,西门子的串联补偿 (SC) 技术提高了电网的稳定性,有助于输电线的最佳利用。全世界的输电系统运营商都已获益于为满足具体要求而量身定制的解决方案。串联补偿的主要优点包括输电线的电压降减小、与负载相关的电压下降得到限制以及输电相位角降低。

从固定电容器到大功率晶闸管

串联补偿有三种,其优点与特性各不相同。我们的产品线中包括经过证明的简单固定电容器以及配有晶闸管的高级电容器。

经济有效的容量扩展

可通过高架输电线路输送的功率高低受阻抗限制,而阻抗可导致电压降。几十年来,固定串联补偿已成为一种经过证明的解决方案,用于保持最低电压曲线并实现输电线利用最大化。

 

这种补偿的工作原理是与输电线串联一个电容器组以部分补偿线路的感性阻抗,同时提高连接点处的电压。电容器由金属氧化物压敏电阻器 (MOV) 进行保护,发生故障时将 FSC 脱扣并将旁路断路器合闸。为了提供瞬时保护,一个触发的火花间隙在不到 1 ms 时间内绕过电容器和 MOV。甚至也可采用无间隙的解决方案,前提是满足本地要求。由于这种方法较为复杂,西门子建议并提供了采用固定串联电容器的具体解决方案。

 

最快速的运行恢复解决方案

当必须保证最高输电能力和可用性时,晶闸管保护串联电容器 (TPSC) 提供了比固定串联电容器大得多的优势。与限流电抗器相结合,它可针对过电压和故障电流为电容器提供保护,并允许立即重新接入电网。由于这种解决方案不需要 MOV 和火花间隙,故障之后无需一段冷却时间。

 

发生故障时,将会触发大功率晶闸管以在数毫秒内绕过电容器。空气冷却式晶闸管允许极快速地重新连入线路,而 MOV 的冷却时间可能会持续数分钟或数小时,具体取决于吸收的故障能量。当必须保证最高可用性时,TPSC 便成为首选的串联补偿解决方案。

 

动态线路阻抗控制

晶闸管控制串联电容器 (TCSC) 是动态控制线路阻抗的最佳解决方案。固定串联电容器只允许一步改变线路阻抗,而 TCSC 允许在设计的控制范围内进行阻抗控制。

 

通过主动改变阻抗,可以衰减功率振荡 (POD) 并减轻次同步谐振 (SSR)。两者对于保持电网中发电机的稳定性和安全性都十分重要,可能会受到本征频率与补偿线路的谐振频率之间相互作用的有害影响。在特定状态下运行时,TCSC 还可实现特定线路补偿。

 

动态控制

主动控制阻抗

串联补偿提供了经过证明的线路阻抗控制工具,旨在提高输电能力和电网稳定性。使用配有晶闸管的电容器,甚至能够主动和动态控制阻抗。经过具体设计的解决方案可为电网运营者带来最满意的结果。

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