張芬芬 王立峰

摘要：特高壓直流換流站中配置的無功補(bǔ)償裝置主要是用于提供有功功率以及傳輸時所消耗的無功功率，所以其動態(tài)特性將會對交直流混聯(lián)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性、直流運(yùn)行特性等造成直接的影響?；谥绷髂孀冋镜目刂铺匦裕瑢ν秸{(diào)相機(jī)對直流逆變站的運(yùn)行特性的影響進(jìn)行深入分析，以期為直流饋入電網(wǎng)中的大容量調(diào)相機(jī)的接入奠定一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：同步調(diào)相機(jī);直流逆變站;運(yùn)行特性

我國各大地區(qū)和獨(dú)立省的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到實施的階段，利用直流輸電作為異步聯(lián)網(wǎng)其在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上以及安全性能方面的都是都得到世界范圍的認(rèn)可。所以直流輸電技術(shù)因其在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的獨(dú)特優(yōu)勢，遠(yuǎn)距離大容量輸電在我國電力工業(yè)發(fā)展上起到了較為重要的作用。我國已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)直流輸電應(yīng)用前景較為廣闊的國家。

隨著我國直流輸電設(shè)備的不斷投成及建設(shè)，尤其是對于東部地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)而言，增加直流饋入的容量，將會使得交流電網(wǎng)逐漸變?nèi)?，通過增加同步調(diào)相機(jī)能夠使得電網(wǎng)電壓趨向于穩(wěn)定，從而為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有效的措施。因此，本文主要對同步調(diào)相機(jī)的運(yùn)行特性進(jìn)行分析，研究其對直流逆變站控制特性以及無功電壓的影響等內(nèi)容，以期能夠為接下來的電網(wǎng)建設(shè)提供幫助。

1.同步調(diào)相機(jī)的背景

近年來，隨著特高壓直流輸電的快速、規(guī)?；ㄔO(shè)，特高壓直流電網(wǎng)對動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枨蟛粩嘣黾?，而這也就意味著對同步調(diào)相機(jī)系統(tǒng)的無功功率需求越來越大。同步調(diào)相機(jī)能夠?qū)λ碗妭?cè)的無功功率和電力系統(tǒng)中所接受的無功功率進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，從而使得系統(tǒng)電壓及無功功率的穩(wěn)定性得到保證。同步調(diào)相機(jī)具有較強(qiáng)的無功功率補(bǔ)償功能，例如：可以連續(xù)輸出可變的輸出功率以及具有故障穿透能力。下面對同步調(diào)相機(jī)現(xiàn)有設(shè)備中的典型配置以及控制策略進(jìn)行解釋說明。將兩套300Mvar同步調(diào)相機(jī)和兩組SFC作為例子進(jìn)行如下說明，兩組SFC作為配件，其可使用開關(guān)對同步調(diào)相機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)SFC拖動并調(diào)節(jié)同步調(diào)相機(jī)從而啟動逆變器的時候，激勵電流將會施加到同步調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)子以外的轉(zhuǎn)子磁場。此時SFC系統(tǒng)的啟動功率是由外部的10KV電源所提供的。當(dāng)12脈沖晶閘管完全被控制的時候，其中間為直流平滑電抗器，當(dāng)橋側(cè)翻轉(zhuǎn)的時候，逆變橋?qū)⑹褂?沖的晶閘管對電橋進(jìn)行完全控制，此時逆變器的電壓與交流和直流側(cè)的輸出開關(guān)相連接。若是此時發(fā)送端和輸出端同時進(jìn)行工作，則會面臨較大的問題出現(xiàn)，極有可能會導(dǎo)致調(diào)相機(jī)無法正常工作，從而使得電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性無法保證[1]。

SFC啟動模式具有控制高頻和調(diào)節(jié)范圍寬等功能，其能夠?qū)Ω鞣N起始要求進(jìn)行很好的滿足，例如：在進(jìn)行調(diào)相機(jī)啟動和快速啟動的時候，操作程序都較為加單，并且維護(hù)上也更加便捷，所以同步調(diào)相機(jī)的使用前景還是較為樂觀的。

2.直流逆變站的控制配置

2.1直流電流控制

根據(jù)電流的裕度控制原則，逆變器也需要安裝電流調(diào)節(jié)器，但是逆變器的電流調(diào)節(jié)器的整定值與整流器的數(shù)值相比，通常較小。只有當(dāng)整流側(cè)的電壓幅度明顯降低或者是直流電壓的電壓值大幅度上升的時候，才會對整流側(cè)的最小觸發(fā)角進(jìn)行控制，而也將對逆變側(cè)的定電流進(jìn)行控制[2]。

2.2直流電壓控制

逆變站對直流電壓進(jìn)行控制的時候，其控制方法與定熄弧角的控制方法相對比，此種控制方法更利于對受端交流系統(tǒng)的電壓趨向于穩(wěn)定。另外，逆變站對直流定電壓進(jìn)行控制的時候，在增加直流電壓的時候同時也會保留一定的調(diào)節(jié)裕度，而在額定工況的條件下，此中控制方法相對于定熄弧角控制而言，控制方法更好。

2.3最大觸發(fā)角限制

為了避免由于超調(diào)從而使得逆變器的觸發(fā)角過大的情況出現(xiàn)，這樣將會使得逆變器的熄弧角過小，從而使得換相失敗，所以設(shè)置更大的觸角，通常在設(shè)置觸角的時候，其最合適的角度為150-160°之間[3]。

2.4定熄弧角控制

熄弧角指的是從被換相的閥電流從零算起，到該閥重新被加上正相電壓為止這段時間對應(yīng)的電角度。若是熄弧角的角度過小，則會使得晶閘管不能完全恢復(fù)正向的阻斷能力，并且在疊加上正相電壓，其將重新進(jìn)行導(dǎo)通，而這將會出現(xiàn)倒換相的情況，也可將此種情況稱之為換相失敗。為了避免出現(xiàn)換相失敗的情況，應(yīng)該將熄弧角的角度控制到最大，但一旦熄弧角的角度變大，則會使逆變器的功率下降，從而使得所消耗的無功功率增加。根據(jù)實際的工程經(jīng)驗，熄弧角的適宜角度在15-18°之間最為適宜。

3.同步調(diào)相機(jī)的直流逆變站無功電壓的特性

當(dāng)逆變站交流側(cè)的母線降低的時候，則在換流變分接頭保持不變的情況下，會使得直流電壓也呈現(xiàn)下降的趨勢，而在逆變側(cè)定熄弧角的控制下，會使得熄弧角的角度保持不變。此時，整流側(cè)對定電流進(jìn)行控制，而這樣將會使得直流功率與直流電壓的變化形式逐漸趨向一致;而調(diào)相機(jī)無功出力將隨著電壓的下降呈現(xiàn)增加的趨勢，這樣能夠使得交流電網(wǎng)在最快的時間內(nèi)恢復(fù)[4]。

4.同步調(diào)相機(jī)的控制策略

4.1同步調(diào)相機(jī)對HVDC輸電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的控制策略

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓擾動情況的時候，需要進(jìn)行無功功率補(bǔ)償從而使得電壓維持穩(wěn)定。隨著直流輸電系統(tǒng)容量的快速增加以及電壓逐步上升，此時無功功率的補(bǔ)償格外重要，直流輸電系統(tǒng)中的換流器若想正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其所需要的無功功率是由交流電網(wǎng)所提供的，從而使得電網(wǎng)維持穩(wěn)定。

4.2新一代大容量調(diào)相機(jī)的控制策略

新一代大容量調(diào)相機(jī)相對于傳統(tǒng)的調(diào)相機(jī)而言，其具有優(yōu)良的動態(tài)無功補(bǔ)償性能。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，新一代的同步調(diào)相機(jī)能夠快速提供動力，從而補(bǔ)償無功功率。同步調(diào)相機(jī)的啟動方式主要是通過啟動馬達(dá)，直接起動、降壓啟動及靜態(tài)變頻器SFC啟動這四部分組成的。經(jīng)過相關(guān)的文獻(xiàn)資料表明，靜態(tài)變頻器具有結(jié)構(gòu)簡單、配置靈活以及維護(hù)量小的特點(diǎn)，所以此優(yōu)點(diǎn)也成為了啟動調(diào)相機(jī)的最佳啟動方式。

5.總結(jié)

同步調(diào)相機(jī)接入到直流逆變站中的時候，能夠快速捕捉到系統(tǒng)所需要的無功功率，這樣同步調(diào)相機(jī)系統(tǒng)的反應(yīng)性儲備能夠快速提高，從而使得系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到提升。通過本文的研究為大型同步調(diào)相機(jī)的控制策略提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]劉俊.同步調(diào)相機(jī)啟動及控制策略在工程中的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2019，36（10）：32-33.

[2]崔一鉑，胡鵬，凌在汛，蔡萬里.新型大容量同步調(diào)相機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)分析[J].大電機(jī)技術(shù)，2019（02）：36-38+62.

[3]廖文輝，曾鑫鑫，謝星宇.逆變站穩(wěn)定性影響分析及控制參數(shù)優(yōu)化整定[J].電力學(xué)報，2017，32（06）：447-453.

[4]張寧宇，劉建坤，周前，汪成根.同步調(diào)相機(jī)對直流逆變站運(yùn)行特性的影響分析[J].江蘇電機(jī)工程，2016，35（03）：17-20.