交流接触器最佳分断区域..docx

一、立项背景中国能源分布与消费的不平衡状况决定了能源资源必须在全国范围内优化配置，通过建设特高压电网（1000kV），可以实现电能在区域间的大规模输送。同超高压输电系统相比，特高压输电系统在输送容量、输电距离、功率损耗、工程投资、环境保护等诸多方面具有明显优势。特高压电网在提高电网输电能力和可靠性的同时，也带来了以下两方面的问题：一是输电线路容性充电功率显著增加；二是区域电网间功率交换增加，个别地区水火互济、互为备用，使得区域联络线功率波动频繁且波动幅度较大。上述因素致使特高压系统功率波动时电压变化频度和幅度加大，特高压电网无功和电压控制问题相对突出，需要采用有效的无功补偿及电压调节技术。可控并联电抗器主要是为了协调限制过电压与无功补偿对并联电抗器不同需求间的矛盾，在该矛盾表现比较突出的输电线路上应该考虑安装可控并联电抗器。为了提高特高压交流输电系统的安全、经济运行水平，国家电网公司准备研制特高压可控并联电抗器。考虑到特高压可控并联电抗器为首次研制，国际上无任何成熟经验可供借鉴，涉及系统特性及设备研制方面一系列技术难题。国家电网公司科技部于2007年立项“1000kV可控电抗器装置关键技术研究”项目、2008年立项“1000kV可控并联电抗器研制及工程示范”，对特高压可控并联电抗器适用性、装置关键技术、工程应用技术进行深入的研究。在装置技术研究的基础上，2010年9月，国家电网公司正式启动“特高压分级式可控并联电抗器单相成套设备集成研制”项目，研制特高压可控并联电抗器设备。二、技术原理基于高阻抗变压器原理的分级式可控并联电抗器是在晶闸管控制变压器型SVC基础上发展起来的，充分利用了变压器的降压作用，使阀能工作在低电压侧下，同时通过加大变压器的漏抗，使漏抗值达到或接近100%，即将变压器和电抗器合于一体。装置的整体控制采用晶闸管投切外接电抗器的方式，利用改变接入可控并联电抗器低压侧的阻抗来调节容量输出。与国外采用相控方式不同，分级式可控并联电抗器是采用晶闸管投切方式进行调节，基本无谐波及直流分量，无须加装滤波器，提高了产品性能和可靠性。依据系统无功电压控制需求的不同，分级式可控并联电抗器可分为不同的级数。分级式可控并联电抗器可以通过分级调节自身容量，满足系统无功补偿和无功电压控制的需求。当系统发生故障导致输电线路跳闸的暂态过程中，分级式可控并联电抗器可以快速调至最大容量输出，达到限制工频过电压、抑制潜供电流的目的，响应速度很快。三、项目成果1）特高压分级式可控并联电抗器关键技术方面高压大容量自冷晶闸管阀、机械开关、取能电抗器构成的新型复合开关技术；大容量自冷式晶闸管阀组的取能和冷却技术；本体保护策略；成套设备技术规范和运行导则。2）特高压分级式可控并联电抗器设备研制方面高阻抗变压器型式的本体；油浸式辅助电抗器；采用干式铁心的取能电抗器；满足合闸优先和快速合闸要求的126kV等级GIS；大容量自冷式晶闸管阀；控制保护系统装置。3）试验技术方面动模试验模型和低压物理试验模型；特高压分级式可控并联电抗器动模试验、RTDS试验和阀控系统容量调节试验等；本体和辅助电抗器联合试验。四、成果的主要技术创新点1）提出一种适用于特高压电网的新型分级式可控并联电抗器方案，将油浸式辅助电抗器、满足合闸优先的GIS和自冷式晶闸管阀等主设备纳入特高压可控并联电抗器的设计，实现了其快速频繁投切，可限制特高压电网的潜供电流和恢复电压、系统工频及操作过电压。2）提出了双柱带双框磁分路的铁心结构，解决了本体漏磁大引起的局部过热问题。3）提出了一种机构倒置、弹簧机构反向设计、增加辅助传动方式的新型GIS，满足合-0.6s-分合的操作顺序及快速合闸要求；采用干式铁心电抗器为晶闸管阀取能的复合开关技术，实现了容量的快速调节和无扰动投切。4）提出了适用于分级式可控并联电抗器特殊试验方法，采用可模拟容量切换工况的阀控系统联合试验法以及本体和辅助电抗器联合试验法，为特高压分级式可控并联电抗器成套装置提供了试验验证手段。5）基于串行光通信阀控方法和通用可配置模块技术，研制了控制保护设备，提高了运行可靠性。建立了动模试验系统、低压物理试验系统及RTDS仿真模型，为特高压可控并联电抗器控保系统提供试验验证手段。五、主要技术性能指标及与国内外同类技术比较1主要技术性能指标2国内外同类技术比较特高压分级式可控并联电抗器成套装置各项性能指标与国外同类技术比均达到设计领先水平，具体比较如下：特高压分级式可控并联电抗器成套装置与国外同类技术对比，具有以下优势：1）所研制的特高压可控并联电抗器在额定容量、额定电压等主要参数上均为世界之最，在可控并联电抗器本体、晶闸管阀控系统、控制保护系统等方面均处于世界领先水平；2）所研制的特高压可控并联电抗器采用分级式结构，通过并联带取能电抗器的旁路断路器