国网公司科技项目可行性研究报告.doc

国网公司科技项目可行性研究报告
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附件二:
国家电网公司科学技术项目
可行性研究报告
项目名称：
小营站２20ｋV站STAＴCOM系统的开发与应用
申请单位:
据不完全统计，自电铁投运三十多年以来,电铁谐波与负序已引发过20０ＭW发电机跳闸，山西、河南、贵州等电网大面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，发电机转子损坏，继电保护非正常频繁启动，用户电动机和电容器大量烧坏，小火电厂不能就近并网等一系列危害，使社会、电力部门和用户蒙受了巨大的经济损失。随着电铁运量的增加和电铁向东部发达地区扩展，如电铁谐波仍然不能得到及时治理,其产生的危害将会更加严重。电力工业部指出为认真贯彻《电力法》，确保供电的电能质量，保障电网安全和广大用户的利益，在保证电铁安全供电的同时,必须尽早尽快治理好铁路牵引系统电能质量.
目前，我国电气化铁路无功补偿及谐波治理，主要是从作为污染源的机车本身和牵引变电站两方面着手来提高电能质量。电铁负序治理现状之一是通过平衡变压器或Ｖ/V接线方式治理负序,另一方法是采用轮流换相技术来平衡负荷治理负序。
提高机车自身的功率因数并降低谐波的措施有装设电力机车无功补偿装置及多段桥整流方式；在牵引变电站提高功率因数、降低谐波：通过在变电站牵引母线通过真空开关投入三次谐振滤波器补偿电路是一个广泛采用的方法,其优点是在变电站集中补偿，需要的补偿设备总容量较小，投资节省;可补偿接触网线路电感产生的无功功率；根据供电臂的无功电流而调整补偿量,变电站有较高的功率因数,流入电力网的无功电流与谐波电流相对较小。缺点是它不能细调且响应慢,由于开关投切时间的随机性，投切是有很大的电流冲击与很高的过电压,易使开关与电容器损坏。作为开关投切电容器的升级，TＳC是一个不错的选择。它本身不产生谐波，但是它最大的不足就是不能够连续调节，只能分级调节。这种方法特别适用于行车密度低，且列车为重载的区间。从日本的经验看所占比例仅为7%。绝大部分场合仍采用ＴCR型的SVＣ。
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治理电铁的所带来的不平衡、电压波动、谐波超标等电能质量问题,从技术上讲，ＳTAＴCOM相比SVC更有优势。主要体现为以下几点：
响应更加迅速。SＶC的响应时间为６0～100ms，ＳTＡTCOM响应时间≤10ms；
电压闪变抑制能力倍增。ＳVC对电压闪变的抑制最大可以达到2：1，ＳTATCOM对电压闪变的抑制很容易达到4:1甚至5：1。SVＣ受到响应速度的限制,即使增大装置的容量,其抑制电压闪变的能力不会增加;而SＴATCOM不受响应速度的限制，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力；
运行范围更宽。ＳＴＡＴCOＭ通过直接调节无功电流实现无功功率补偿，其输出电流不依赖于电压,表现为恒流源特性；SＶC通过调节等值阻抗实现无功功率补偿，,ＳTＡＴCOM的电压-无功特性优于SVC，即当系统电压变低时,同容量的ＳTAＴCOＭ可以比SVC提供更大的补偿容量；
可靠安全，维护管理简单。在故障条件下，SＴAＴCOM比SVC具有更好的控制稳定性，SVC使用了大量电容器和电抗器，因此当外部系统的支撑变弱时,SVC会产生不稳定性，而ＳTＡＴCOM对外部系统运行的条件和结构变化不敏感;
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谐波含量很低。SＴATCOM采用了高频脉宽调制（PWM）技术与多电平技术,不仅自身产生的谐波含量很低，而且可以在一定程度上消弱负荷产生的谐波。SＶＣ本身是一个很大的谐波源，要考虑避免所有的谐振情况，匹配完全合适的滤波器是非常困难而不可能的；
占地面积减小。由于无需高压大容量的电容器和电抗器做储能元件，ＳTＡTＣOM的占地面积通常只有相同容量SVC的50％；
功率损耗低，节电效果显著。STATCOM由于不存在大容量的电容，电感器件，,STAＴＣOM的功率调节更灵活，超过调节需求部分的模块可以实现暂时闭锁,处于热备用状态,此时其功耗接近于0;
不会产生并联谐振或谐波放大问题。SVＣ并联滤波器，容易引起谐波发大甚至并联谐振问题。SＴATＣOM从工作原理上避免了产生并联谐振的可能。
ﻩﻩ静止同步补偿器(STATCOM)是FＡCTS技术的一个重要方面。SＴATCＯＭ作为一项前瞻性研究的新技术，当今国外研制成功并投入运行的大容量STATCＯＭ装置不足十套,主要包括:
（1）日本关西电力与三菱电机共同研制的于1980年1