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浅谈灵活交流输电技术
whtlhg1817 发表于 2012/11/20 13:57:39 754 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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柔性交流输电技术（FACTS）又称为灵活交流输电技术，它是美国电力专家N。G。Hingorani于1986年提出来的新技术，它曾将FACTS定义为"除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术"。该新技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物，其主要内容是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可和可靠性。FACTS的主要功能可归纳为：①较大范围地控制潮流；②保证输电线输电容量接近热稳定极限；③在控制区域内可以传输更多的功率，减少发电机的热备用。（在美国可以由通常的18%降低到15%或以下）；，④依靠限制短路和设备故障的影响来防止线路串级跳闸；⑤阻尼电力系统振荡。
随着电力电子技术的飞速发展，新的高电压、大功率的电力电子器件不断出现，它为灵活交流输电技术的实现打下了坚实的基础。目前已成功应用的或正在开发研究的FACTS装置有十几种，如：
（1）静止无功补偿器（SVC）。SVC使用晶闸管来快速调整并联电抗器的大小及投切电容器组，并可兼有事故时的电压支持作用，维护电压水平，消除电压闪变、平息系统振荡等。可以静态或动态地使电压保持在一定范围内，从而提高电力系统的稳定性。
（2）直流输电（HVDC）。直流输电中的交、直流转换器是最早应用晶闸管技术的装置之一。
（3）静止调相器（statcon）。这是对SVC改进后的装置，它由三相逆变器构成，整个装置的无功功率的大小或极性都由它通过的电流来调整，故其整体功能类似于同步调相机。其调节无功的能力比SVC强，因为SVC的无功量由电压平方除以阻抗决定，而Statcon的输出无功则取决于输出端的电流和电压乘积。因此，在事故时电压降低的情况下，Statcon比SVC可提供更大的无功支持能力，具有一定的事故过载能力。如果并联电容电蓄电池组或超导储能电抗器所取代，则事故支持的时间还可延长。
（4）超导蓄能器，（SMES）。此装置由电力电子器件（SCR或GTO等）控制一个大容量超导蓄能线圈所组成，几乎无损耗。放电/充电的效率在95%以上，但造价昂贵。SMES作为蓄能器，可快速供几秒的备用电力；瞬时提供同步或阻尼功率以提高输电的静态和暂态稳定性；提高远距离输电的输送能力；延长发电设备寿命；提供无功功率以改进电压稳定性：改进电压质量等。采用GTO元件后，可将SMES输出的有功和无功功率彼此独立地进行控制，故不仅对短期，而且对中期动态过程可产生良好影响。
（5）固态断路器（SSCB）。如果采用晶闸管型的断路器，则由于断路器只能在交流第一次过零时断开，其开断延时将达几个毫秒。如果采用GID、MCT或MTD_等电力电子元件，则电流可瞬时被切断，效果将大为提高。美国SPCO工厂所生产的SSCB样机，已达到15千伏、600安，可在4微秒内完成开断。
（6）可控串联电容补偿（TCSC）。TCSC有下列功能：①潮流控制，由于可以连续改变线路电抗，因此可用来进行潮流控制，改变电网中的潮流分布；Q阻尼线路功率振荡，可以阻尼由于系统阻尼不足或由于系统大扰动引起的低频功率振荡；③提高电力系统暂态稳定，在系统受到大的冲击时，可迅速调整晶闸管的触发角，改变串联电容的补偿度，以提高暂态稳定性；④抑制次同步振荡（SSR），当系统发生SSR时，迅速调整串联电容器容抗至最小值，对于次同步频率，TCSC呈感抗，这样便会对SSR起很强的阻尼作用。
随着电力电子技术的飞速发展，灵活交流输电技术的发展前景不可估量，必将改变电力系统的传统面貌，并促使电力系统发生重大变革。