未发生SSR时的影响及发生SSR时的影响

锦界电厂所安装的SVC是专门用于抑制次同步谐振的，不对母线电压、无功和电力系统的低频功率振荡进行控制。SVC仅有两种工作状态：①系统未发生SSR时，SVC中的晶闸管触发延迟角固定不变为某一确定值，即固定触发延迟角的TCR与滤波器并联之后作为一恒定工频阻抗；②系统发生SSR时，SVC控制器启动并使得SVC产生与机组轴系次同步扭振频率互补的三相次同步频率电流，注入发电机定子用以抑制SSR。下面分别对这两种情况进行分析。

6.3.4.1 未发生SSR时的影响

当系统处于稳态时，SVC的感性无功与滤波器的容性无功相等，对于系统的潮流没有影响。若将其设置为感性无功负荷时，SVC对于暂态功角稳定性、电压稳定性以及工频短时过电压而言是不利的，其影响与SVC向系统提供的感性无功成正比。反之，若作为容性无功负荷时，SVC对于以上各个方面都是有益的，但其作用有限。而将其设置为基波感性无功与滤波器基波容性无功相抵消，则不会对系统潮流以及暂态稳定造成影响。

考虑到SVC所产生的谐波将通过启备变流入系统，可能对系统造成危害。但在未发生SSR时，TCR的各个桥臂上的电压和电流均衡，无负序分量和零序分量，且加装滤波器后流入启备变和电网的各次谐波电流均已很小，符合国标的相应要求。因此，从非对称电流和谐波电流角度，SVC不会对继电保护装置的安全和正常动作产生不利影响。

6.3.4.2 发生SSR时的影响

大量的仿真表明，SVC能够在最短几秒以内、最长十几秒以内平息锦界电厂汽轮发电机组的轴系扭振。在此过程中，为避免SVC在抑制SSR过程中对电厂及电网的安全运行产生危害，需关注以下三方面的问题：①是否会引起降压变压器过载；②是否会对电力系统暂态功角稳定性、暂态电压稳定性及工频短时电压波动造成影响；③是否会引起继电保护误动。

1.启备变承受的短时负荷分析

变压器所允许承受的2s热稳定电流，应不小于其二次侧三相短路电流。根据实际参数可知，其热稳定电流为额定电流的8.33倍。在最严重的情况下，SVC用于抑制SSR的时间大致为20s。从发热和电动力角度考虑，当变压器流过的电流不超过额定电流的2.63倍时即可认为不会危及启备变的安全。此外，在系统发生SSR时，启备变母线电压仍可认为不变，则滤波装置上的工频电流也不变。该设计中SVC的触发延迟角被设定在某一范围内，因此其输出的无功功率不会大于其额定值。利用实时仿真器搭建的SVC控制器闭环仿真实验平台（详见第10章），针对以下工况和故障方式对流经变压器的无功功率和电流进行了观察。第一种工况是4台发电机满载，1#线路单相瞬时故障，故障位置为发电机升压变高压侧，功率基准值为100MVA，仿真结果如图6-20所示。

图6-20 1#和2#启备变流过的无功和低压侧电流波形

第二种工况是4台发电机满载，2#线路单相永久故障，故障位置位于忻州开闭站一侧，功率基准值为100MVA，仿真结果如图6-21所示。

(www.xing528.com)

图6-21 1#和2#启备变流过的无功和低压侧电流波形

从仿真结果来看，流过变压器的无功大小和瞬时电流均分别小于启备变容量和热稳定电流的允许值，对变压器不会造成损害。

2.对电网暂态稳定性的影响

在抑制SSR的过程中，我们可以将SVC看做一个电流源，其产生的电流通过启备变流入电网。当启备变低压侧存在5次、7次谐波电压，并考虑到发电机轴系同时发生13.0198Hz、22.7693Hz、28.1597Hz三种模式次同步振荡最严重的情况时，SVC产生的电流为多种频率分量之和，它包括：①频率为与各机械固有扭振频率互补的三个次同步频率电流分量，分别为21.8403Hz、27.2307Hz、36.9802Hz。②频率等于各机械固有扭振频率与工频之和的三个超同步频率电流分量，分别为63.0198Hz、72.7693Hz、78.1597Hz。③SVC发出的5次（250Hz）、7次（350Hz）谐波电流分量。④50Hz基波无功电流。在较为严重的次同步谐振情况下，第一种和第四种电流远大于第二种和第三种电流。所以主要考虑第一种和第四种电流对于系统的影响。第一种电流的存在使得次同步谐振电流减小，不会对系统的暂态稳定性带来不利的影响。而第四种电流由于为基频电流，可能会影响到系统的稳定性。这里通过仿真分析了SVC发出的基波无功电流对系统的影响。仿真条件为4台发电机满载，开闭站三相接地故障，持续时间为0.1s。有、无SVC两种情况下，4台发电机在滤除次同步频率分量之后的电磁转矩与功角的变化曲线如图6-22所示。

图6-22 SVC投入前后1#发电机电磁转矩和功角变化曲线

从以上的仿真结果来看，在有、无SVC两种情况下，发电机的功角以及电磁功率的动态特性基本相同，没有明显的差异，SVC对于次同步谐振的抑制不会对电网的暂态稳定性造成不利影响。

3.对继电保护装置的影响

SVC在抑制SSR的过程中，影响最直接的保护装置为启备变的纵联差动保护。差动保护是变压器的主保护，它的安全可靠性对变压器保护影响最为关键。变压器差动保护在正常运行和区外故障时流入差动继电器的电流为零，保护装置可靠不动作。但实际上变压器在正常运行操作或区外短路时都有可能产生较大的不平衡电流，可能引起变压器差动保护的不正确动作。总结以往变压器差动保护误动数据，影响差动保护误动作的主要原因有：分接头调整问题、涌流问题和CT饱和问题，而SVC在抑制次同步振荡过程中对于系统影响最多的便是向系统注入谐波分量，有必要对其做一下分析。

对于差动电流速断和比率差动保护，微机保护在数据采样环节中均采用了滤波电路，并且在数字处理中采用了全周期傅里叶变换算法，具有较好的滤波特性。因此SVC系统谐波不会导致微机型差动保护误动作，但由于判断励磁涌流也要提取二次谐波分量，因此需考虑SVC是否会发出二次谐波并造成影响。在实际的设计中，可以做到使SVC产生的直流分量很小，不会使变压器磁路饱和，也就不会发生铁磁饱和谐振而引起差动保护误动作。按照启备变纵联差动保护原理搭建了保护模型，各种运行工况以及故障方式下的仿真结果也表明，启备变高、低压侧电流差值远小于保护整定值。