【摘要】分析TCR型SVC在商都县吉庆梁风电场电网的应用背景，介绍了商都县吉庆梁风电场TCR型SVC的主要技术特点。讨论SVC投运后在增强电网电压稳定，抑制电网电压波动，增强有功功率传输能力，改善电能质量等方面发挥的作用，并强调两套SVC装置在同一段母线运行的协调控制能力。

0.引言

近几年，由于风力发电机在经济性和环保性的优势明显，使得风力发电取得飞速的发展。由于风电场风力变化频繁的自然特点，导致风力发电机发电功率的波动很大。而且大规模开发风电场的地区一般处于电网末端，此处的电网网架结构比较薄弱，本身风能具有随机性和间歇性，是一种不稳定的能源，风电机组的有功出力随着风速而随机变化，因而大型风电场的风电机组的并网给电力系统安全、安全运行带来重大的影响。尤为重要的是风电场的并网引起电网无功变化，进而影响系统电压，甚至可能导致电压崩溃。因此，需要对风电场中的某些节点进行无功补偿可改善风电场的无功功率水平。国家电网公司针对风电场并网带来的无功功率不足、电压波动及闪变、频率偏差和谐波等问题，出台了《风电场接入电网技术规定.2009年修订版》。考虑到风电场的各种特点，TCR型SVC是风电场实现动态无功补偿的理想选择。根据风电场的建设规模和运行的特点，一个风电场需要配备多套动态无功补偿装置SVC，由于都挂在同一段母线上，并且每套SVC的差异性，导致多台SVC并联运行出现不稳定，从而威胁到电网的安全稳定运行，因此多套SVC的协调控制变得尤为重要。

1.SVC工作原理

SVC是目前应用最普遍的无功补偿装置，技术相对成熟，性能稳定，通过控制晶闸管的开通来改变阻抗特性，提供无功功率。SVC由晶闸管控制电抗器(TCR)和高压无源滤波器(FC)构成。控制系统根据负荷工作状态改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，从而改变电抗器提供的感性无功，起到平滑调节供电系统无功功率的作用。TCR型无功补偿装置的工作原理是通过控制晶闸管的触发角可将电抗器的电流从零调节到相应的额定值，用触发角α表示晶闸管的触发角，当α为1800时，电抗器电流为零，当α为900时，电抗器电流达最大值，通过改变触发角的大小可以连续调节输出的感性无功功率。由电抗器和晶闸管组成的装置，在控制信号的作用下相当于一个可变电感;可变电感和固定电容器组合可形成容量可变的无功负荷，固定补偿电容器兼作滤波器来消除各次谐波。

2.SVC设计方案及概况

2.1设计方案

采用TCR型SVC动态无功补偿装置接入35KV母线

2.2工程概况

2.2.1商都县吉庆梁风电场一期工程概况

商都县吉庆梁风电场一期工程，装机容量为49.5MW，风电发电机组共66台0.75MW机组。每台发电机组均采用发-变组单元接线形式经变压器升压后接至35KV集电线路，集电线路接入风电场升压站35KV母线。风电场升压站1台容量100MVA有载调压变压器，主变变比为230±8×1.25%/36.75/10.5kV，220kV侧接线采用线路-变压器组接线，2回35kV集电线路接至#1主变压器低压侧35kV母线上。

根据就地无功功率平衡的需要，35KV母线侧要求安装14Mvar相控电抗器调节的静止无功补偿装置，220KV母线侧作为考核点。根据现场的运行情况业主决定对XXX公司的TCR型静止无功补偿装置进行改造，改造具体内容为对晶闸管阀组和控制保护装置进行更新。

2.2.1.1 TCR型SVC主要技术参数如下：

应用：风电场升压站; 电网电压：35KV;

SVC形式：TCR+FC; TCR容量：14Mvar;

FC安装容量：共27Mvar; 滤波通道：3、5、7次支路;

触发形式：光电触发; 冷却方式：热管冷却

控制系统：具备多套SVC协调控制功能 控制器响应时间：小于20ms

2.2.2商都县吉庆梁风电场二期TCR型SVC工程概况

商都县吉庆梁风电场二期工程，装机容量为49.5MW，风电发电机组共33台1.5 MW机组。每台发电机组均采用发-变组单元接线形式经变压器升压后接至35KV集电线路，集电线路接入风电场升压站35KV母线。已建设1台100MVA有载调压变压器，主变变比为 230±8×1.25%/36.75/10.5kV。本期建设2回35kV集电线路接至#1主变压器低压侧35kV母线上。220kV配电装置远期采用单母线接线方式。已建设220kV出线1回，220kV侧接线采用线路-变压器组接线。本期工程220kV接线仍采用线路-变压器组接线。

根据“国家电网公司对风电场接入电网技术规定”和“内蒙古中调”的相关要求，其中风电场静止无功补偿装置的感性容量必须大于容性安装容量，并且感性容量的大小满足平衡线路容性无功的能力。确定对风电场二期的TCR容量进行增容。

2.2.2.1 TCR型SVC主要技术参数如下：

应用：风电场升压站; 电网电压：35KV;

SVC形式：TCR+FC; TCR容量：28.5Mvar;

FC安装容量：共15Mvar; 滤波通道：5、7次支路;

触发形式：光电触发; 冷却方式：热管冷却

控制系统：具备多套SVC协调控制功能 控制器响应时间：小于20ms

3.TCR型SVC关键技术

商都县吉庆梁风电场一期和二期采用的关键技术有：

3.1大功率晶闸管串联技术

3.1.1晶闸管参数配对，主要是保证晶闸管的开通和关断特性一致，晶闸管的恢复电荷基本保持一致。

3.1.2静态均压和静态均压措施，保证晶闸管承受电压的一致性。

3.1.3通过软件和硬件配合实现晶闸管触发的一致性，如果超过一定范围封锁触发脉冲保证可靠性。

3.1.4触发板的可靠设计保证触发的一致性。

3.2多台SVC运行的协调控制系统

多台SVC在同一段母线上并联运行，由于SVC控制响应时间和负载参数的离散型，可能导致系统产生振荡，威胁电力系统和设备的可靠性。本项目由两套TCR型SVC组成，应用风电场SVC综合控制器可以实现多台SVC并联运行方式，其中一台为主控制器另外一台为从控制器，从控制器的控制信号完全有主控制器进行控制，可以看成一套控制系统控制两台并联的相控电抗器，从而避免了发生系统谐振的可能，可以设定多台TCR运行的容量比例，同时可以根据用户需要自行进行选择运行方式，SVC单独运行方式。

3.3可控硅组件检测保护

晶闸管动态安全监测与保护技术，在瞬间对所有器件实施保护，避免设备崩溃和由此造成的巨大损失。同时包括晶闸管触发一致性的监测和保护。

3.4高频恒流源供电技术

晶闸管触发单元高频恒流源供电专利技术，实现了高电位板取能问题，确保设备在复杂环境下的安全可靠运行。实现了高压与低压的隔离问题，提高了设备的可靠性。并且避免了高电位取能技术对设备运行的依赖性。

3.5控制策略

SVC控制策略采用典型电压控制方式，同时兼顾考虑低频振荡的阻尼和抑制能力，满足电网各种运行方式的要求。

4.商都吉庆梁风电场SVC运行分析

4.1稳态电压调节能力

4.1.1SVC投入前后的比较分析

4.1.2SVC在负荷波动下的作用分析

SVC投入后能根据负荷波动快速调节TCR支路电流，从而达到调节无功出力、稳定220kV母线电压的月的。从现场运行数据可以看出，负荷在不同时段有明显波动，SVC能快速调整TCR支路电流，改变无功输出，220kV母线电压控制在223～232kV范围内，达到稳定母线电压的目的。

5.商都县吉庆梁SVC应用分析

5.1经济效益

5.1.1减少一次系统远距离输送无功功率，降低一次网损。SVC投运后，实现无功就地合理补偿，大大降低因远距离输送无功造成的网损。并且提高了一次输送有功功率的能力。同时提高了升压站二次系统电压，降低了二次网损。投入后，使二次系统电压稳定在最佳值，电能的可变损耗降低。

5.1.2快速电压支撑作用，降低了系统电压的波动，提高了电能质量。

5.1.3解决了多台SVC在一段母线并联同时运行产生振荡的可能性。提高了系统的可靠性。

6.结束语

TCR型SVC在商都县吉庆梁风电场一期和二期工程的应用，大大提高了电网各节点的电压稳态水平，减少电网无功流动和网损，保证电网的稳定运行，并且完全满足“国家电网公司对风电场接入电网技术规定”和“内蒙古电力(集团)有限责任公司关于内蒙古电网风电场接入电网技术规定的通知”中有关风电场无功功率、风电场运行电压、风电场电压调节及功率因数等的技术要求。同时也实现了两套SVC装置的协调控制问题，为提高电力系统稳定性提供了相应保障。

参考文献：

[1]程陈.新编电力系统无功补偿技术使用手册.中国知识出版社

[2]李世林.无功补偿装置标准应用手册.中国标准出版社