配电网电压控制方案的探讨

文章摘要：一种TCR的实现方式是：在主回路利用晶闸管直接控制电抗器的投切。由于电力电子器件直接工作在10 kV电压下，使得本系统的结构十分复杂，产品的造价高。而利用变压器的漏抗在变压器二次侧控制而实现电抗器投切的晶闸管控制变压器（TCT）方式，是TCR的另一种实现方式。与TCR相比，此类装置在设计上更容易实现，但缺点在于：随着TCT容量的增大，系统损耗也相应增加。有资料分析表明：对于无功功率25 Mvar以下的补偿容量，TCT比TCR有更好的性能价格比。因此，可以考虑在变电站中引入适当容量的TCT设备，实现变电站的感性无功补偿，解决原来VQC系统中存在的种种缺陷。 为此，假设一个简单的110 k V系统

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一种TCR的实现方式是：在主回路利用晶闸管直接控制电抗器的投切。由于电力电子器件直接工作在10 kV电压下，使得本系统的结构十分复杂，产品的造价高。而利用变压器的漏抗在变压器二次侧控制而实现电抗器投切的晶闸管控制变压器（TCT）方式，是TCR的另一种实现方式。与TCR相比，此类装置在设计上更容易实现，但缺点在于：随着TCT容量的增大，系统损耗也相应增加。有资料分析表明：对于无功功率25 Mvar以下的补偿容量，TCT比TCR有更好的性能价格比。因此，可以考虑在变电站中引入适当容量的TCT设备，实现变电站的感性无功补偿，解决原来VQC系统中存在的种种缺陷。

为此，假设一个简单的110 k V系统，其系统参数和无功潮流分配如图1所示。 
 
　　图1有以下的参数：V1＝112．6 kV，S1＝22．6 MW＋j12．2 Mvar，主变压器容量2×31．5MVA，ST＝22．6 MW＋j12 Mvar，V2＝10．6kV，SL＝22．6 MW＋j12 Mvar，线路电阻0．17Ω／k m，线路电抗0．409Ω／k m，线路长度2 k m。在计算中采用单机无穷大模型有以下的结果：在10 k V系统中，每3 Mvar的无功补偿容量，在10kV侧会产生101 V的电压变化。

　　对如图2所示的某农村电网中3个110 kV变电站的系统结构图，利用专用潮流计算程序得到的无功补偿与电压变化结果如表1所示。

　　这些计算结果表明：对于与系统连接阻抗小的变电站，其无功补偿对母线电压的调节能力不大，而与系统联系阻抗大的终端变电站，无功补偿对母线的电压调节作用更加明显。可见，对于110 k V变电站，由于处于系统末端，配置合理的补偿容量，完全可以满足电压控制的要求。

　　以一个110 kV等级的变电站配置3台40～50MVA的变压器为例，根据变电站的设计导则，电容器容量的配置按照每台变压器额定容量的10％～30％计算，考虑线路充电电容的影响，一般每台变压器10 k V母线的容性无功补偿容量为4～6Mvar，按标准设计应分为2组电容器，每组无功补偿容量为QC／2＝3 Mvar。如果在系统中配置与一组电容器相同容量的可控电抗器（TCR或TCT），通过可控电抗器与电容器的分组投切配合，变电站内可以实现－3 Mvar到＋6 Mvar无功功率的连续平滑控制。同样，参考我们计算模型的结论，若每3 Mvar的无功功率变化，在10 k V母线产生100 V的电压变化，则仅通过无功调节手段，就可以实现300 V的电压变化，也就是给10 k V母线额定电压提供了3％的调节能力。在主变压器配置了有载调压开关后，主变压器档位的调节一般采用±8×1．25％形式，共17级抽头。此时，在选定了合适的变压器分接头档位后，仅通过电容器与可调电抗器的配合控制，完全可以保证母线电压的波动很小而满足电压质量控制的要求。只有在系统运行出现异常情况，变电站的无功功率变化超过系统的调节能力而影响母线电压时，再通过自动或手动方式调节变压器分接头，实现母线的电压控制。　　本方案针对110 k V变电站母线的无功调节，每组SVC系统的无功调节容量不大，但满足变电站控制的要求。在负荷变化较大区域的多个变电站有选择性地布置此类系统，并结合原有的VQC技术，使得本系统可以在优先实现无功补偿的基础上进行变电站的综合电压控制，可以实现供电系统无功的分散补偿和区域协调控制，提高配电网电压质量。

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