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电网装上精准控制“红绿灯”——我国首个自主知识产权UPFC工程在南京投运

日期:2016年1月21日 12:09

接上洗衣机电源清洗衣服,打开微波炉热一杯牛奶,收音机正在播放一首新歌……12月11日,家住南京市五塘新村的管女士,在家中正忙着家务,一切跟往常没有什么不同。
这里是南京城北的老城区,住了几十万人,周边还有许多企业、学校和医院。

但是,居民们不知道,一场“人为模拟”的故障即将在这里的220千伏输电线路上发生。一旦线路中断,数十万用户的电力载荷将转移到邻近的另一条220千伏线路上,大大超过那条线路的实际承载容量,最终把周边的线路完全“挤爆”,造成南京主城电网大面积瘫痪。

就在即将“崩溃”的关键时刻,远在十几公里外的燕子矶变电站,隐藏于此的一位功力深厚的“高手”,往线路上注入了一定向量的电压,迅速提升了线路的供电电流,挽救了不堪重负的输电线路。

这位“高手”就是我国首个自主知识产权的南京西环网UPFC(统一潮流控制器)工程,也是国际上首个使用MMC(模块化多电平换流)技术的UPFC工程,标志着全球能源互联网最先进的柔性输电技术获得成功。

大城市的电力线路就跟地面道路一样,负荷年年递增。通俗地说就是,有的线路“吃不饱”,有的线路“快挤爆”。

解决这个问题的办法只有两个,一是新建线路,空中或地下都行;二是改造现有线路,换用阻抗更小的导线,增加输电电流。

国网江苏省电力公司发展策划部副主任王旭介绍,一个220千伏空中输电走廊的宽度需要14米,这在本就拥挤不堪的大都市里可能性极低,而建设地下输电管廊也是困难重重。同时更换线路导线必然要对周边用户采取长时间停电措施。

UPFC技术的“掌门人”、南瑞继保董事长沈国荣院士表示:“我们发现电网运行中有一些以往技术手段解决不了的问题,比如潮流分配不均,有些线路潮流过重,有些线路存在N—1过载问题等,UPFC就可以解决上述问题。”

“UPFC工程其实就是利用欧姆定律”,国网江苏电科院总工李群告诉记者,电力导线存在电阻,电阻阻碍的是电流,就如同道路不平坦要阻拦它们一样。想要使通过的电流增多,就必须增大电压。

通过UPFC,可以在220千伏线路上施加最大不超过26.5千伏的电压,并确保稳定在上下10%的安全波动范围内。电压越大,通过电流越多,输送的电功率就越大。

UPFC是柔性交流输电技术的集大成者,代表着未来电力电子技术的发展方向。南京西环网工程是除美国、韩国外,全球第三个商业运营的UPFC工程,并且比前国外技术更先进。

据李群介绍,我国是率先采用MMC技术的UPFC工程,输出的补偿电压与正弦波非常接近,谐波分量小,能够保护电网、延长设备寿命。

该工程所用到的一切设备均来自国内自主制造。

2014年6月,南京西环网UPFC工程开工,投资2.2亿元。在保持现有网架结构不变、不新建输电通道的前提下,UPFC工程解决了潮流控制、供电能力提升等难题,可提升南京西环网供电能力30%,约60万千瓦,年增供电量约25亿千瓦时,可替代一条投资10亿元以上的220千伏线路。

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