电厂送出串补技术介绍.docVIP

某电厂二期工程4×600MW机组输电线路两回，为LGJ-300×6紧凑型线路，经山西忻都开关站接入河北石北变电所，总长度为438公里。 国调中心规定，在不加装串补装置情况下，最大输送功率185万千瓦，不能满足机组满负荷的送出。为解决送出受限问题，同时节约投资，节约线路走廊，由中国电力工程顾问集团公司研究确定，在输电线路加装串联补偿装置，以确保负荷的送出。 电厂出双回500kV紧凑型线路至忻都，在锦忻线上加装35%的串补，在忻石线上加装35%的串补，串补均加装在忻州开闭所侧。送出方案示意见 图1 电厂接入系统电气接线图 串联补偿电容使整个电网形成R-L-C回路，此回路将发生次同步谐振。次同步谐振是电力系统的一种运行状态，在这种状态下，电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振荡频率交换能量。 由次同步谐振导致的感应发电机效应，可能出现负阻尼使次同步电气振荡不衰减或增强。当次同步电气振荡频率与机组轴系某阶扭振固有频率互相耦合将产生次同步谐振（SSR）。 经过各方面的详细论证，电厂采用SVC补偿的方式来抑制SSR，同时由TSR系统来提供保护。 图2 电气系统主接线图 图3 电厂SVC配置方案及其控制关系 △ω ：汽轮发电机转速偏差信号 UC:35KV母线电压信号（经PT） 图3 SSR-DS三相接线示意图 SSR-DS的基本原理 本装置主要作用就是用于抑制次同步谐振(SSR)。选取含有原动机扭振模式分量的测量量（发电机转速信号）作为控制器的输入信号，据此控制晶闸管的触发角，改变TCR支路的电流大小，进而微调发电机的输出功率，产生抑制SSR的阻尼转矩，实现抑制SSR的目的。 以转速偏差信号作为控制器的输入信号时，需将TCR中的无功电流调制成与发电机转子速度偏差反相即错相180°。这样，当转速增加时，TCR中的感性电流减小，即TCR吸收的无功功率减小，则发电机机端电压上升，发电机送出的电磁功率增加，对恒定的机械输入，电磁功率的增加将导致转子动能的减小，从而最终导致转子速度的降低。反之，转速减小时TCR感性电流增加，机端电压降低，发电机送出的电磁功率减小，从而使发电机转子加速。 而正常运行时，TCR以某一个固定导通角稳定运行，相当于一稳定且连续的无功负荷。因TCR的控制速度快，故可达到抑制次同步振荡的目的。这种抑制SSR 的控制策略与为提高输送能力而加强发电机阻尼的控制策略相似，两者的差别就在于SSR-DS控制器行为的不同，后者的阻尼在惯性频率范围0.1～2 Hz，而前者的阻尼在较高的扭振频率范围5～45Hz。 1）单机控制策略： 用于抑制次同步振荡的SSR-DS控制策略与以往的恒压、恒无功控制策略是完全不同的。该控制策略选择发电机的转速作为控制器的输入信号，转速偏差先经滤波环节和放大环节，产生一个与其成比例的信号，再经相位补偿环节（测量系统中滤波器引起的时间延迟以及晶闸管触发的固有延迟，需利用超前滞后环节对这些延迟进行相位补偿），最终使得TCR 中的无功电流与转速偏差反相，实现对SSR 的抑制。（见图4） 图4 单机控制策略框图 2）四套SSR-DS间配合策略： 将四台SSR-DS编号为A、B、C、D，其中A、B接在变压器一上，C、D接在变压器二上；四台发电机编号为a、b、c、d，四台SSR-DS的控制信号与发电机的转速信号对应关系为一对应A——（Wa+Wb）/2, B——(Wc+Wd)/2, C——(Wa+Wb)/2, D——(Wc+Wd)/2]。（见图 图5 四套SSR-DS间配合策略框图 TSR的基本原理 为避免在次同步谐振时发电机断轴毁机事故的发生，必须对运行中的机组实施有效的监测和保护。CSC-812汽轮发电机组轴系扭矩保护装置（TSR）对运行中的机组提供了监测与保护功能。当电力系统出现扰动时，可以根据计算出的轴系扭振响应，依据机组的扭应力——寿命（S—N曲线）估算出轴系的疲劳损耗百分数。若总的损耗达到100%，意味着该机组轴系的预期寿命已经损耗，存在着出现断裂的可能性，此时停机对各联轴器螺栓进行检修更换就很有必要。当发生次同步谐振故障时，对扭振信号特征进行识别，采用发散判断为主辅以疲劳判断来决定是否切机。 图6 TSR保护原理图 SSR-DS设备运行规程 SSR-DS系统运行方式 1）正常运行时，每台降压变所带的两组SVC分别控制锦界电厂的4台发电机组的次同步谐振（SSR）。