SVC系统结构设计优化方案

根据该系统的电气阻尼特性曲线可知，系统存在的次同步谐振对应发电机组的第三个扭振模态，SVC的设计容量也按照该模态的振荡幅值进行计算。锦界电厂发电机组的额定容量为667MVA，汽轮机机械转矩额定值为2.123×10⁶N·m，暂态电抗为0.223pu。轴系的次同步扭振的振型如图6-12所示，汽轮机的功率分配比例分别为HP：51.8%；LPA：24.1%；LPB：24.1%。根据上节介绍的方法，按照发电机组的第三个模态计算的发电机最大角位移的限制轴系为LPA-LPB轴段，阻尼该模态所需要的SVC的估计容量为0.136pu（约为91MVA，考虑技术经济等原因，实际取80MVA）。

实际情况中考虑的配置方案较多，在这里不能一一列举，仅对重点考虑的几种方案给出仿真对比的结果。

1.相同容量，不同台数

采用总容量相同（320MVA）的SVC，分别对4台方案和2台方案进行故障条件下的仿真对比分析：

1）方案1：4×80MVA的SVC方案，每台SVC取其中一台汽轮机的转速作为控制信号，配置补偿容量为160MVA的滤波器。

2）方案2：2×160MVA的SVC方案，每台SVC取其中两台汽轮机转速的平均值作为控制信号，配置补偿容量为160MVA的滤波器。

仿真条件为：锦界4台发电机1台满载，1台70%出力，1台40%出力，1台空载；忻石线路发生三相故障，故障发生后0.1s跳开线路。仿真结果如图6-13所示。

图6-13 SVC配置不同台数的仿真对比

对照仿真结果可知：

1）当机组出力不同时，由于方案1采用了1对1的抑制方式，抑制效果较好，可以在3s内将振荡抑制住，振荡最大幅值不超过1.2pu。而方案2采用1对2的抑制方式，抑制效果相对较差，抑制时间接近8s，最大振荡幅值接近2pu。

2）考虑到160MVA的SVC必须要使用水冷，而锦界电厂所处环境对于水冷的要求过高，方案1更为可行。

2.相同台数，不同容量(www.xing528.com)

通过上述仿真结果初步确定了采用4台SVC的方案，下面对单台容量不同的SVC的三种情况进行仿真对比：

1）方案1：4×60MVA的SVC方案，总的滤波器无功补偿容量为160MVA。

2）方案2：4×80MVA的SVC方案，总的滤波器无功补偿容量为120MVA。

3）方案3：4×100MVA的SVC方案，总的滤波器无功补偿容量为200MVA。

仿真条件为：锦界4台发电机均为满载，锦忻线路发生三相故障，故障点75%，故障发生0.1s后跳闸。仿真结果如图6-14所示。

图6-14 SVC配置不同单台容量的仿真对比

通过分析以上波形可知，随着单台容量的增大，SVC对SSO的抑制效果会变得更好。其中，60MVA的SVC方案抑制效果最差，在此容量下故障后系统恢复到稳定运行点需要较长的时间。而80MVA及100MVA的SVC方案，均能对次同步谐振起到有效抑制。从抑制效果的角度来考虑，80MVA和100MVA的SVC方案均可取。由于100MVA的SVC投资较大，并且当该容量的SVC运行时间较长时，对散热的要求也很高，增大工程实施的难度，因此4×80MVA的SVC方案更为合理。

经过大量装置容量对比仿真试验，考虑不同机组运行方式、机组不同出力以及不同的系统故障类型，并结合锦界电厂互为检修备用的实际情况，最终决定采用4套SVC次同步振荡抑制装置，每套装置的容量为80MVA；三相采用角形接线以消除装置产生的3次谐波；每套装置配置有5次、7次滤波器，容量为40MVA；将装置的静态工作点的感性无功设置为与滤波器的容性无功相等，热备用时与外界交换的基波无功功率为零，从而减少设备静态耗电量，降低电厂的厂用电率，并减小对系统的影响。

系统控制信号取用每两台发电机转速信号的平均值分别送至两台SVC，这两台SVC分别连至两台启动备用变压器。这样可以保证一台启备变或者SVC因故障或检修停运时不需要更换接线，可互为备用，且能保证一定的抑制能力。一般地，相同型号的汽轮发电机组的各个机械固有频率基本相同，加之轴系扭振机械刚度大，受电网的影响较小，在大扰动下各发电机组的次同步扭振频率基本相同，且在低阻尼模式下各轴段的模态分量之间的相角差也很小^[11]。因此，可以认为4台发电机组发生轴系扭振时转速信号近似相同，取两台发电机组转速偏差信号的平均值不会对抑制效果产生不利影响。控制系统的输入信号和电气接线如图6-15所示。

图6-15 SVC控制信号取用方式