目前我國電網中普遍存在潮流分布不合理、運行欠靈活等問題,影響電網輸電能力,迫切需要一種新的技術手段對系統電壓和潮流進行靈活動態的調節,提高電網駕馭能力。統一潮流控制器(UPFC)能夠有效的解決這一系列問題,該技術是柔性交流輸電的制高點,它能對電網進行綜合智能控制。
隨著特高壓交直流電網的快速發展,形成了特高壓、500千伏和220千伏的三級電磁環網,電網的潮流分布日趨復雜,采用UPFC技術既能在電力系統穩態方面實現潮流優化調節,合理控制有功功率、無功功率,最大限度提高線路的輸送能力,實現優化運行,又能在動態方面,通過快速無功吞吐,動態的支撐接入點的電壓,提供系統電壓穩定性。這項技術解決了城市建設中電網潮流分配的根本性問題,是電力電子領域技術發展的革命性突破,具有里程碑意義。
目前世界首套UPFC是1998年由美國電力和西星公司以及美國EPRI合作研制,安裝于位于美國AEP系統中南部的Inex地區765/138kV電網。國內目前已有的三個UPFC工程,其主要核心設備串聯變壓器均由我公司自主研發:(1)南瑞繼保南京220kV西環網交流統一潮流控制器示范工程用220kV S-C-70000/220串聯變壓器;(2)江蘇南部500kV UPFC工程用500kV D-C-100000/500串聯變壓器;(3)上海蕰藻浜220kV線路裝設UPFC工程用S-C-50000/220串聯變壓器。
國家電網公司重大科技示范工程、江蘇南京220千伏西環網UPFC工程于2015年4月獲得核準,6月全面開工,12月11日順利投運,是我國首個自主知識產權的UPFC工程,也是國際上首個使用模塊化多電平換流(MMC)技術的UPFC工程,標志著全球能源互聯網最先進的柔性交流輸電技術在江蘇率先落地。我國在柔性交流輸電技術上走在了世界最前列。
2015年10月,西電西變為南京南瑞繼保電氣有限公司研制成功國內首臺220kV三相雙繞組(帶平衡繞組)油浸式串聯變壓器,應用于南京220千伏西環網統一潮流控制器示范工程。
西電西變研發的S-C-70000/220串聯變壓器結構合理,設計先進,系獨立自主研制的世界首臺220kV全絕緣串聯變壓器,產品采用了全新的絕緣結構和抗短路設計,具有耐受大短路電流、高倍過激磁和高傳遞過電壓沖擊的能力等特點。該產品填補國內串聯變壓器空白,滿足我國電力系統優質配套、節能環保的需求。2016年1月該產品通過國家級新產品技術鑒定,評價認定其主要性能指標達到同類產品國際領先水平。
該產品的研制成功為后續更高電壓等級的串聯變壓器產品的設計制造奠定基礎,提升了西電集團公司在該類型產品的市場競爭力,使西電西變得以繼續保持在特種變壓器領域的領先和主導地位,為企業在特種變壓器領域的投標提供了強有力的支撐,該產品的推廣應用必將給國家、企業和用戶帶來非常可觀的經濟效益和社會效益。
2017年我公司又承接并研制成功了D-C-100000/500串聯變壓器和S-C-50000/220串聯變壓器兩項新產品。其中D-C-100000/500串聯變壓器是我公司為江蘇省電力公司研制、用于500kV UPFC統一潮流控制成套設備配套的500kV級串聯變壓器,具有絕緣水平高、抗沖擊能力強、抗短路能力強等特點,填補國內外空白,其主要技術性能指標達到國際領先水平。我司為上海蘊藻濱UPFC工程設計制造的S-C-50000/220串聯變壓器,通過優化220kV全絕緣器身結構,解決了線圈排列與引線連接的難題,絕緣結構合理。產品順利通過例行試驗和型式試驗,滿足過勵磁和直流偏磁的要求,具有抗短路能力強、局放小等特點,其主要技術性能指標達到國際先進水平。