摘要：针对大容量动态无功补偿装置电源的重要性，从常用的几种供电方式出发对装置电源的选取进行简要探讨，进而对已选取的供电方式进行简要的分析。
关键词：无功补偿；供电；装置电源
一、引言
大容量动态无功补偿装置STATCOM可以等效为大小可连续调接的电容或电抗器。其基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流， 就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。南方电网500kV东莞站的35kV/±200MVA 的链式STATCOM工程是一个具有划时代意义的重点工程。该工程在容量、电压、补偿性能、控制方式和工程实施等方面均具有国际先进水平。
然而，整个系统的可靠性是建立在对装置供电的可靠性之上的。也就是说，没有可靠工作的电源这一坚实基础，整个系统的可靠性也就变成了空中楼阁而无从谈起了。因此，在南方电网35kV/±200MVA 链式STATCOM 的主电路方案设计过程中，电源供电的可靠性是我们重点关注的核心问题之一，也就是说该如何为大容量动态无功补偿装置供电就显得至关重要了。
二、电源的选取
目前，实现高可靠性供电的途径大体上有两个途径：
一个途径是采用多路市电供电（N选一），来保证供电可靠性。如ATS系统。它们采用二选一的供电方式（即两路不同的市电输入，电源设备选择一路市电输出，一旦这路市电出现故障，电源设备立即转为由另一路市电供电）。这样，可以把市电的供电可靠性由每路的99%提高到99.99%。所谓的ATS（Automatic transfer switching equipment）就是自动转换开关。ATS主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。ATS为机械结构，转换时间为100毫秒以上，会造成负载断电。
另一个提高供电可靠性的途径是：如：UPS采用蓄电池储能的方式，把能量储存起来。当市电不足或中断时，由逆变装置将储存的能量转换为交流电，输出为负载供电。这种装置，可以使供电可靠性达到99.99%。
由此看来，UPS、ATS均可以大大提高供电的可靠性，但ATS本身不具有储能功能，当两路供电市电均遭遇停电后，ATS无法向设备供电。ATS由于在双路供电转换过程中，转换时间过长（0.1～1秒），对于灵敏的电子设备，足以造成严重的后果。相比之下，对于UPS虽然具备能量储存功能，同时可以实现当市电失压后转为电磁供电的过程为无间断过程，即对于用电设备来说并没产生任何的影响，但作为电源提供给STATCOM的，除了一些主控元件外，还包括了水冷系统等大功率设备，同时若水冷系统失压会致使STATCOM必须停运，因此如果采取以上所说的第二种方式供电，其电源容量必须连同水冷系统一并考虑，这就造成选取的UPS的容量必须很大或根本无法满足容量所求，即使能找到容量符合要求的，其经济性和实用性必然不大。通过上述比较可知，选取第一种的供电方式即能满足装置对电源供电的可靠性要求又符合实际的经济效益和实用性的要求，只不过ATS的主供与备供电源的转换时间应符合水冷系统允许失压时间，即ATS的转换时间必须小于水冷系统失压的允许时间。
综上所述，500kV东莞站的大容量动态无功补偿装置采取二取一的供电方式，即选取两路独立的电源，而两路电源经过ATS自动切换后才用于STATCOM。其中一路来自专用站用变变低，作为STATCOM常用电源，即主电源，另一路来自原站内交流380V备用母线段，作为备用电源。原站内交流380V备用母线段由0#站变变低对其供电。
三、运行方式及备用策略
STATCOM的主供电源为新增专用站用变变低，同时为了提高该新增站变的运行可靠，也专门对此变装配了保护装置，而且当该站用变低压侧零序保护动作会闭锁ATS，以免因低压侧故障，影响至备用电源。对于备用电源的选取，为了选取相对于专用站用变的另外一个独立电源，而且不对原系统产生任何的影响，在这里先描述原系统备用电源的供电方式。原站内交流380V备用母线段是作为交流380V负荷I段或交流380V负荷II段的备用段。即当交流380V负荷I段失压，通过备自投装置实现跳开#1站用变变低（1DL）再合上分段开关（3DL），从而实现备用段对交流380V负荷I段供电。对于交流380V负荷II段的备用方式同理。为了不对原系统产生任何的影响，而又能实现以原站内交流380V备用母线段作为STATCOM的备用电源，因此在原备用母线段与ATS装置的连接电缆中增设了两个开关（6DL和7DL）。即使该连接电缆发生了短路故障，可通过7DL开关将电缆与备用母线段相隔绝，就实现对原备用段的保护，而且在正常运行时，7DL一直在合闸位置，以便实现对该电缆形成监视的作用。同时为了使备用母线段不会过负荷运行，当380V备用段给380VI段或II段供电时，不再给STATCOM（即380V III段）供电。因此，在备自投动作合分段开关3DL或4DL之前，先跳开6DL开关。同时，6DL开关的合闸条件为分段开关3DL与4DL都在分闸位置，且7DL在合闸位置。具体如图1
图1.png)
这种供电方式也存在弊端，当#1站用变检修，380V I段负荷通过分段开关3DL由380V备用段供电，此时，若STATCOM专用站变发生故障致使主攻回路失压，在这种情况下必然迫使STATCOM停止运行。
四、结论
总之，通过以上的分析所得，在符合经济性，可靠性，实用性的前提下，以上的供电方式已基本满足大容量动态无功补偿装置STATCOM的基本要求。但由于原站内设备有限，这种供电方式也存在局限性，在此情况下，只能通过人工的方式进行调整。
论文作者:龙湘雯
论文发表刊物:《中国电业》2019年9月18期
论文发表时间:2020/1/14
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