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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。
為應對新能源電力送出的技術挑戰(zhàn)，張北―雄安特高壓交流工程首次應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，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，不能調和限制過電壓與無功調節(jié)不匹配的矛盾，需要配置容量可靈活快速調節(jié)的無功補償裝置。然而，常規(guī)的低壓無功調節(jié)裝置一般裝設在主變低壓側，調節(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)無功補償技術則可解決這一問題。
特高壓可控并聯(lián)電抗器應運而生。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節(jié)輸出感性無功容量，有效化解限制過電壓與無功調節(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、變壓器技術、系統(tǒng)集成設計技術、電力電子技術、控制保護技術等關鍵技術的新型柔性交流輸電（FACTS）設備。
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節(jié)。
這就相當于給特高壓電網(wǎng)裝上一個可智能調節(jié)的“閥門”，系統(tǒng)需要多少無功功率就輸出多少無功功率。在結構上，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、快速旁路開關及控制保護系統(tǒng)等設備組成。高阻抗變壓器的一次側并聯(lián)在線路上，二次側通過快速復合開關控制輔助電抗器相關設備回路，改變二次側的等效電抗值，從而實現(xiàn)可控并聯(lián)電抗器整體容量可調。特高壓可控并聯(lián)電抗器的快速復合開關是將晶閘管閥組與快速旁路開關并聯(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，還具有保護相關設備的功能，當設備發(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)成套設計關鍵技術，研發(fā)人員不但要解決容量快速調節(jié)、暫態(tài)控制方式等技術難題，還需掌握高阻抗變壓器、晶閘管閥組、旁路開關、輔助電抗器、取能電抗器等核心設備的設計及絕緣配合關鍵技術；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，為精確設計主設備參數(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；最后是核心設備生產(chǎn)制造的關鍵技術及試驗方法。
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)電抗器技術方案制訂、關鍵技術研究、設備樣機研制等系列科研攻關，在理論基礎、仿真分析、設備研發(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。
2019年3月，特高壓可控并聯(lián)電抗器的工程應用正式提上日程。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，但能否在工程成功應用仍是一項重大挑戰(zhàn)。
中電普瑞研發(fā)團隊在設備的研制過程中發(fā)揮工程經(jīng)驗和技術積累優(yōu)勢，針對張北―雄安交流特高壓工程的需求，對每一個關鍵設備的參數(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計，大大提升了設備功能的可靠性；在設備現(xiàn)場調試階段，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)工程應用。我國又一次填補了特高壓關鍵設備領域的國際空白。
特高壓可控并聯(lián)電抗器作為特高壓柔性交流輸電技術的重要組成部分，其快速靈活的調節(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加快，將會有越來越多的特高壓工程應用這一設備。
