封面简介

<正>国网苏州南部电网500 kV统一潮流控制器(UPFC)工程为迄今电压等级最高、容量最大的UPFC工程。工程设有三组换流器,单组容量250 MVA,采用背靠背的连接方式,串联侧两个换流器通过两个串联变压器接入木渎—梅里500kV双回线路,并联侧一个换流器通过并联变压器接入木渎500 kV母线。     

UPFC串联变压器匝间保护新原理研究

串联变压器是统一潮流控制器(UPFC)系统的重要组成元件。由于其特殊的结构及接入系统方式,串联变压器网侧绕组纵向电压随UPFC控制方式变化而变化。同一短路匝比匝间短路时,串联变压器差动电流与网侧绕组纵向电压幅值呈正相关,传统电流差动保护作为串联变压器匝间短路的保护灵敏性和可靠性不足。提出了一种新型的串联变压器匝间保护原理,构建了与网侧绕组纵向电压幅值呈正向线性关系的自适应动作门槛,以及根据两侧电流幅值自动调整的制动量,极大地提高了保护的灵敏性和可靠性,在实际工程中具有良好的应用前景。RTDS仿真结果验证了传统保护的不足及新型保护的优越性能。     

500 kV统一潮流控制器在苏州南部电网的工程应用

报道了500 kV统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）示范工程在苏州南部电网的应用情况,工程于2017年年底建成投产,建成后将成为世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程。首先介绍了苏州南部500 kV电网发展概况和存在的问题,分析了利用常规解决措施（线路导线增容、新增输电通道）解决上述问题时遇到的困难。然后给出了利用UPFC解决苏州南部500kV电网中存在问题的方案,详细论述了在苏州南部500kV电网应用UPFC的接入方案、接入效果、工程实施难度和投资成本。最后通过技术经济比较,分析了苏州南部UPFC示范工程的经济效益和社会效益。分析结果显示,示范工程投运后可以有效缓解苏州南部电网中存在的直流小方式下供电能力受限、无功支撑不足、直流换相失败风险大及直流双极闭锁后应急拉限电多等问题,同时较常规解决措施具有较好的经济性和较小的实施难度。苏州南部UPFC工程对在更高电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。     

1000kV变压器绝缘水平的探讨

1000kV变压器是特高压交流输电工程最关键的设备之一。文章对1000kV变压器3个绕组(高压绕组1000kV,中压绕组500kV,低压绕组110kV)之间的过电压和绝缘配置进行了深入探讨,以期进一步完善特高压系统的绝缘配置、改善特高压变压器抵御过电压的能力和运行工况。推荐了1000kV变压器500kV绕组高性能避雷器的参数,可为降低变压器500kV绕组的绝缘水平、改进特高压变压器的结构设计及提升容量等提供参考。     

苏州电科院顺利完成国内外首台UPFC工程500 kV串联变压器短路承受能力试验

<正>2017年6月20日,在江苏省电力公司运检部、建设部、科信部、物资公司、省电科院、省检修公司、省经研院、省变电检修中心、宏源监理公司、兴利监理公司、苏州市检修公司、南瑞继保、西安西电等联合监督和见证下,目前世界上电压等级最高、试验电流最大的UPFC工程首台500 kV串联变压器,在苏州电器科学研究院股份有限公司(简称"苏州电科院")顺利通过短路承受能力试验,标志着苏州电科院在检测能力和服务升级方面又迈出坚实的一步。此台串联变压器的短路试验,从立项到方案讨论再到最终试验用时半年,期间国网公司资深专家万达、江苏     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

1000 kV特高压电力变压器绝缘水平及试验技术

中国1 000 kV交流特高压系统绝缘配合不是对 500 kV系统的简单放大,也并未完全依照GB311.1-1997或IEC60071-1-1993标准,是在优化原则下研究确定的。变压器绝缘水平为：雷电冲击耐压2 250 kV、操作冲击耐压 1 800 kV、工频耐压1 100 kV(5 min)。由于特高压变压器各绕组绝缘水平及绝缘试验电压要求不同,而变压器各绕组是通过电磁耦合紧密联系的,工频和操作冲击试验电压在各绕组间按变比传递,因此势必造成有些线端绝缘设计不能按其技术规范所规定的试验电压来考核。此外,特高压电力变压器电压高、容量大、尺寸超大,试验回路尺寸也相应扩大,杂散电感、电容影响也更加突出。这将造成雷电冲击试验电压波形的波头时间拉长,而设计计算一般按照标准波头进行。因此,在特高压变压器绝缘设计中,应关注长波头试验电压的影响。文中详细介绍了中国1 000 kV交流特高压工程用电力变压器的结构特点、绝缘水平及绝缘试验中的特殊问题。     

500kV统一潮流控制器在苏州南部电网的应用研究

220 kV南京西环网统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)是世界上第1个基于模块化多电平(modular multi-level converter,MMC),该工程于2015年12月建成投运。本文首先简要介绍了该工程在2016年的运行情况及在电网中发挥的作用。接着具体阐述了苏州南部电网在发展中存在的不同运行方式下输电通道输/受电能力不足、动态无功支撑能力有限、近区直流双极闭锁后的供电缺额等问题。通过与常规解决措施的对比,阐明了在苏州南部电网中应用500 kV UPFC提高电网输电能力及稳定性的可行性、必要性和必然性。不同于220 kV UPFC工程,500 kV UPFC工程不仅在电压等级上进行了提升,而且创造性地提出了可切换的UPFC主接线方式。500 kV UPFC的应用可以显著提升苏州南部电网的输/受电能力,发挥显著的安全效益、经济效益、社会效益。     

常规220kV、330kV自耦电力变压器有载调压分接开关绝缘水平的选定

正1前言对于电网上常规的220kV、330kV有载自耦电力变压器,其调压型式一般采用串联绕组末端调压,并采用电阻式有载分接开关,其典型的接法如图1所示,设有单独的调压绕组。当中压侧端子绝缘水平为110kV时,考虑到中压首端施加冲击试验电压时,调压绕组上会有超过入波电压40%以上的电压     

500 kV统一潮流控制器工程

正统一潮流控制器(UPFC)是一种能综合调节输电线路电压、相位角和阻抗,实现线路有功、无功功率灵活控制的柔性输电装置,具有提高传输容量、优化无功配置、提升系统稳定性等功能。500 kV统一潮流控制器工程是目前世界上电压等级最高的UPFC工程。苏州南部电网500 kV UPFC工程研制了中国具有完全自主知识产权的UPFC成套装备,其     

Studies on the impact of capacitor bank switching on grid connected transformers

Switching events in power system generate transients. These transients have unfavorable impact on grid connected EHV transformers due to their complex oscillatory wave shapes embodying wide spectrum of frequencies. One or more of these frequency components can often excite the natural resonant frequencies of the transformer windings while travelling through transformers and may result severe internal voltage amplification and development of abnormal voltage stresses on the transformer insulation. While designing insulation for grid connected EHV transformers, adequate considerations must therefore be given to the voltage stresses which are likely to develop on the insulation during such occurrences of oscillatory transient overvoltages. In this paper, the authors have analyzed the stresses developed in the windings of a 400/220/33 kV grid connected transformer operating in the National Power Grid of India by model based studies when natural frequencies of the windings are triggered by oscillatory transient overvoltages originated from deliberate switching of static capacitor banks at substation.     

变压器发生直流偏磁时的谐波分析和治理

介绍了一种计算变压器直流偏磁时绕组励磁电流的数学模型,对励磁电流进行傅立叶变换后。计算得到各次谐波分量。对单相交流变压器绕组流过不同直流电流时变压器绕组的励磁电流各次谐波分量的含量和变化规律进行仿真研究,并探讨优化选择500kV变压器低压侧无功补偿电容器组参数配置的原则．有效吸收变压器产生的谐波,防止无功补偿设备发生谐波放大而损坏电容器设备。     

Studying the Impulse Overloads in the Windings of a Station Service Voltage Transformer

One of the key factors determining the performance of a 110–500-kV station service voltage transformer (SSVT) is a compact insulation design that provides minimum winding sizes. Since SSVTs are new equipment that combine the operational features of a power transformer and the design features of a measuring voltage transformer, it is necessary to study the characteristic transient processes occurring under the impact of lightning-impulse test voltages and lightning and switching overloads in operation in order to ensure proper insulation design. The article presents the results of an experimental investigation of impulse transients in the windings of a full-scale mockup model of an active part of a 20-kV A SSVT with a rated voltage of 110 kV. The influence of grounding the low-voltage winding terminals on the maximum values and duration of impulse stresses on the longitudinal insulation of the high-voltage winding is revealed. It is shown that, unlike in the case of power transformers with disc windings, more significant effects on the insulation are produced when no load is applied on the low-voltage windings.     

500 kV苏南UPFC控制功能研究及性能试验

为解决苏州南部500 k V电网供电能力提升、特高压直流功率消纳等问题,投运了世界首套500 k V统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)工程。本文针对苏南500 k V UPFC工程应用情况,结合电网潮流调节需求分析,梳理了UPFC系统关键控制性能指标及控制功能要求,并在工程系统试验期间对相关的控制功能和性能进行重点测试,主要包括:苏南UPFC工程稳态控制精度、动态响应指标等基本性能指标,以及N-1紧急功率控制、电网故障UPFC闭锁及自动重启动控制的功能和性能等,用于检验UPFC控制能力及运行效果,并为后续工程建设、标准规范制定累积了重要实践经验和数据。     

UHV串联式TV高压隔离部分的有限元分析及优化

用于超高压和特高压的电压互感器可采用多台电压互感器在一次侧和二次侧串联实现,一次绕组的串联结构与传统的串级结构相似,二次侧的串联结构需要使用高压隔离电压互感器,目前这种互感器还没有设计的经验。为此以1 000 kV串联式标准电压互感器为例,用有限元分析软件ANSYS对高压隔离互感器的三维电场分布进行了数值模拟计算和性能优化。结果表明,基于有限元法的数值模拟是分析和设计串联式电压互感器的有效手段,经优化设计后的高压隔离互感器能够同时满足绝缘和精度方面的要求,优化结果为更高电压等级的串联式电压互感器的设计和制造提供了可靠的、科学的数据。     

特高压电容式电压互感器介损和电容测量方法分析

电容式电压互感器（CVT）的电容量和介质损耗角的测量是检验设备绝缘性能的一项重要试验,特高压1 000 kV CVT因其具有自身独有的特性,其试验方法也具有特殊性。比较系统地介绍了特高压变电站中2种不同结构的500 kV CVT电容量和介损的测量方法。主要针对1 000 kV电容式电压互感器结构特殊性采用了一种新的试验方法,通过现场试验,测试结果符合特高压交流试验示范工程电气设备交接试验标准要求,证明采用外高压、内标准、正接法测量CVT中压臂电容C2是可行的。     

750 kV变压器的研制

由保定天威保变电气股份有限公司自主研发的用于750kV输变电示范工程的4台750kV变压器产品均为一次试验、试制成功，各项性能指标完全满足或优于用户的要求，2005年9月26日顺利投产后运行情况良好。文章介绍了500MVA／750kV变压器的主要性能参数，分析了其成功研制750kV变压器的技术基础，对750kV变压器研制的关键技术，如产品总体结构、主纵绝缘结构、漏磁分析、防止局部过热、抗短路能力和制造与试验技术等进行了重点介绍。