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8月29日，張北―雄安1000千伏特高壓交流輸變電工程正式投運。張北―雄安特高壓交流工程連接河北張家口新能源基地和雄安新區(qū)，是保證雄安新區(qū)清潔用電的主要供電通道。
為應(yīng)對新能源電力送出的技術(shù)挑戰(zhàn)，張北―雄安特高壓交流工程首次應(yīng)用特高壓交流可控并聯(lián)電抗器。此舉對提高特高壓交流系統(tǒng)的電壓控制能力、運行靈活性和經(jīng)濟性具有重要意義，填補了國際空白。
輸電線路電壓等級越高，線路分布電容越大；線路越長，分布電容電流越大。因此長距離的特高壓輸電線路充電無功功率較大。當線路充電功率過大時，其線路電壓會顯著抬升，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。為保證線路電壓維持在合理的范圍內(nèi)，一般需要在線路兩端并聯(lián)電抗器。常見的電抗器容量固定不可調(diào)，被稱為固定并聯(lián)電抗器，是一種常用的無功補償裝置。
對于以張北―雄安特高壓交流工程為代表的新能源送出或接入側(cè)為負荷中心的特高壓線路，新能源間歇性、波動性、隨機性的特點會導致輸電通道上功率頻繁波動且幅度較大。這不但會使線路損耗增加，也會引起線路電壓大幅度波動。這一問題如果不能得到很好地解決，就會影響線路的安全穩(wěn)定運行。
固定并聯(lián)電抗器容量固定，不能調(diào)和限制過電壓與無功調(diào)節(jié)不匹配的矛盾，需要配置容量可靈活快速調(diào)節(jié)的無功補償裝置。然而，常規(guī)的低壓無功調(diào)節(jié)裝置一般裝設(shè)在主變低壓側(cè)，調(diào)節(jié)特高壓無功能力相對受限，高電壓、大容量、高補償效率的動態(tài)無功補償技術(shù)則可解決這一問題。
特高壓可控并聯(lián)電抗器應(yīng)運而生。該裝置直接連接特高壓輸電線路，具備容量靈活、快速可調(diào)的優(yōu)點。在特高壓工程中配置特高壓可控并聯(lián)電抗器，不但可有效補償線路充電功率，還可通過靈活快速調(diào)節(jié)輸出感性無功容量，有效化解限制過電壓與無功調(diào)節(jié)之間的矛盾，優(yōu)化無功分布，降低網(wǎng)損，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
特高壓可控并聯(lián)電抗器是一種集成特高壓技術(shù)、變壓器技術(shù)、系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制保護技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的新型柔性交流輸電（FACTS）設(shè)備。
張北―雄安1000千伏特高壓可控并聯(lián)電抗器額定電壓為1100千伏，額定容量為60萬千乏，容量可分為三級快速調(diào)節(jié)。
這就相當于給特高壓電網(wǎng)裝上一個可智能調(diào)節(jié)的“閥門”，系統(tǒng)需要多少無功功率就輸出多少無功功率。在結(jié)構(gòu)上，特高壓可控并聯(lián)電抗器主要由漏抗接近100%的高阻抗變壓器本體、輔助電抗器、取能電抗器、閥組、快速旁路開關(guān)及控制保護系統(tǒng)等設(shè)備組成。高阻抗變壓器的一次側(cè)并聯(lián)在線路上，二次側(cè)通過快速復合開關(guān)控制輔助電抗器相關(guān)設(shè)備回路，改變二次側(cè)的等效電抗值，從而實現(xiàn)可控并聯(lián)電抗器整體容量可調(diào)。特高壓可控并聯(lián)電抗器的快速復合開關(guān)是將晶閘管閥組與快速旁路開關(guān)并聯(lián)，10毫秒即可實現(xiàn)容量切換。
與固定并聯(lián)電抗器相比，可控并聯(lián)電抗器還有智慧的“大腦”――控制保護系統(tǒng)。控制保護系統(tǒng)不但可根據(jù)電網(wǎng)的需求快速實現(xiàn)容量切換的控制，還具有保護相關(guān)設(shè)備的功能，當設(shè)備發(fā)生故障時，可迅速切除故障。
張北―雄安特高壓可控并聯(lián)電抗器由南瑞集團中電普瑞電力工程有限公司（中電普瑞科技有限公司）自主研發(fā)、成套設(shè)計并供貨。該裝置安裝于特高壓張家口變電站家定Ⅱ線，其容量可根據(jù)無功電壓水平自動在20萬千乏、40萬千乏、60萬千乏之間分級調(diào)節(jié)，是目前世界上電壓等級最高、容量最大的FACTS裝置，具有補償效率高、容量調(diào)節(jié)速度快、無諧波污染、檢修方便、運行可靠等特點。
特高壓可控并聯(lián)電抗器是特高壓輸電技術(shù)的重要組成部分，也是特高壓工程長期可靠運行的重要保障之一。國內(nèi)超/特高壓可控并聯(lián)電抗器技術(shù)研究始于2005年。依托國家電網(wǎng)公司多個科技項目，500千伏、750千伏、1000千伏可控并聯(lián)電抗器先后誕生。
特高壓可控并聯(lián)電抗器的研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)來自4個方面。首先是系統(tǒng)成套設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)人員不但要解決容量快速調(diào)節(jié)、暫態(tài)控制方式等技術(shù)難題，還需掌握高阻抗變壓器、晶閘管閥組、旁路開關(guān)、輔助電抗器、取能電抗器等核心設(shè)備的設(shè)計及絕緣配合關(guān)鍵技術(shù)；其次是建立精確的仿真模型，以準確模擬裝置在各個工況下的全部工作過程，為精確設(shè)計主設(shè)備參數(shù)提供依據(jù)；再次需攻克特高壓輸電系統(tǒng)的電壓無功平衡控制難題，實現(xiàn)穩(wěn)定電壓、平衡無功等功能；最后是核心設(shè)備生產(chǎn)制造的關(guān)鍵技術(shù)及試驗方法。
我國研發(fā)人員采用了從低電壓等級到高電壓等級，從理論研究、工程樣機到實際工程循序漸進推進的攻關(guān)歷程。2006年、2012年，500千伏忻州可控并聯(lián)電抗器、750千伏敦煌可控并聯(lián)電抗器先后投運。這些可控并聯(lián)電抗器均為世界首套，投運以來，在抑制電壓波動、系統(tǒng)暫態(tài)時動態(tài)電壓支撐等方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，有效保障了輸電通道的經(jīng)濟、可靠運行，并為后續(xù)特高壓可控并聯(lián)電抗器的工程應(yīng)用提供了有益借鑒。
1000千伏特高壓可控并聯(lián)電抗器的技術(shù)攻堅始于2007年。研發(fā)人員開展了1000千伏可控并聯(lián)電抗器技術(shù)方案制訂、關(guān)鍵技術(shù)研究、設(shè)備樣機研制等系列科研攻關(guān)，在理論基礎(chǔ)、仿真分析、設(shè)備研發(fā)及試驗、核心制造工藝、核心控制算法等多個方面深入研究，全面掌握了特高壓可控并聯(lián)電抗器的核心技術(shù)。
2019年3月，特高壓可控并聯(lián)電抗器的工程應(yīng)用正式提上日程。此時，南瑞集團中電普瑞電力工程有限公司（中電普瑞科技有限公司）已經(jīng)掌握特高壓可控并聯(lián)電抗器的核心技術(shù)，但能否在工程成功應(yīng)用仍是一項重大挑戰(zhàn)。
中電普瑞研發(fā)團隊在設(shè)備的研制過程中發(fā)揮工程經(jīng)驗和技術(shù)積累優(yōu)勢，針對張北―雄安交流特高壓工程的需求，對每一個關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)進行嚴密的計算及仿真驗證，并與中國電科院組成攻堅團隊，研究確定適合張北―雄安特高壓新能源送出系統(tǒng)的控制策略，使特高壓可控并聯(lián)電抗器更加智能；在設(shè)備試驗過程中，研制低壓等值樣機，通過動態(tài)模擬試驗、實時數(shù)字仿真系統(tǒng)（RTDS）試驗、型式試驗等多種手段驗證裝置的各項功能復合設(shè)計，大大提升了設(shè)備功能的可靠性；在設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試階段，通過系統(tǒng)性測試全面“體檢”特高壓可控并聯(lián)電抗器，僅交接試驗及系統(tǒng)試驗就達110余項，驗證各種工況下的設(shè)備整體性能，確保功能完備。8月29日，張北―雄安特高壓交流工程通過72小時試運行，正式投運，特高壓可控并聯(lián)電抗器順利實現(xiàn)工程應(yīng)用。我國又一次填補了特高壓關(guān)鍵設(shè)備領(lǐng)域的國際空白。
特高壓可控并聯(lián)電抗器作為特高壓柔性交流輸電技術(shù)的重要組成部分，其快速靈活的調(diào)節(jié)方式可有效突破新能源發(fā)電送出瓶頸，提高特高壓交流系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加特高壓輸送容量。隨著我國特高壓輸電工程建設(shè)加快，將會有越來越多的特高壓工程應(yīng)用這一設(shè)備。
