阻塞滤波器解决次同步谐振问题的研究及应用

☆项目详细内容

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称托电公司）2003 年完成第一期机组建设，经过四期工程的建设，已投产发电8×600MW。电厂接入系统以500kV 输电线路，经托源四回线输送至浑源变电站，再经源安双回线、源霸双回线向京津唐电网送电，对稳定京津唐地区的电力供应具有重要意义。

为了提高托电公司功率送出，在浑源变电站安装了8 套固定电容串补。经过分析，在串补运行过程中，存在对机组轴系伤害较大的次同步谐振（SSR）的风险。经过大量的分析计算，为保证发电机组不受SSR 影响，避免发电机组轴系扭振损伤，对比多种技术方案，最终确定在主变高压侧安装阻塞滤波器来抑制次同步谐振问题。

阻塞滤波器是由电抗器、电容器、电阻器以及MOV 非线性电阻器构成的一次设备。其中MOV 非线性电阻器用于过电压保护，电抗器和电容器经过串并联构成高阶的带通、带阻滤波器，电阻器用于提高滤波器的阻尼。阻塞滤波器设备安装在主变高压侧的中性点处，分相安装。正常运行时，静态阻塞滤波器对工频呈现低阻抗状态，对特定的次同步频率呈现高阻抗状态，可以有效阻塞次同步电流，减小次同步电流对发电机组的影响。此外，该系统设备中还装设了旁路开关，当阻塞滤波器出现异常时，旁路开关闭合，阻塞滤波器退出运行。

经过对托电公司各台机组、主变、输电线路的参数计算，确定机组轴系模型。对于托克托电厂1-4 号机组，分了两个LC 并联谐振段和一个电抗器段，对于5-8 号机组，分了三个LC 并联谐振段和一个电抗器段，通过各个谐振段来抑制次同步的影响。通过在阻塞滤波器电抗器回路串入小电阻来抑制异步自激磁现象，并研发应用异步自激磁保护。利用轴系扭矩保护作为防止机组轴系损坏的最后保障。

☆主要技术创新

1、机组异步自激磁问题的解决方案

阻塞滤波器在投入过程中，阻塞滤波器与发电机之间产生了明显的异步自激磁现象。

经过两年多的研究和试验工作，最终采用了在阻塞滤波器相应模态电抗器回路串入小电阻的方案抑制异步自激磁的产生。结果表明串入小电阻后，机组未出现异步自激磁现象，阻塞滤波器可以投入运行。

2、托源线路开关重合闸方式修改

针对托源线单相永久性故障，线路保护重合于故障会明显增加暂态扭矩的问题，研究并提出了修改托电侧线路重合闸方式的解决方案。

3、异步自激磁保护的应用和开发

为了保护机组正常运行，防止机组阻塞滤波器投运时产生异步自激磁影响机组安全运行，对机组异步自激磁情况进行分析，托电公司与国内保护装置制造厂家共同研究并开发了异步自激磁保护装置。

☆项目应用情况

托电公司在国内首家采用阻塞滤波器设备及相关技术，有效的解决了输电线路串补方式下次同步谐振问题。此项成果涉及多项重大试验方法及理论研究、设备成品的创新，填补了国内应用此项技术的空白，为国内电力行业在同一领域中的研究及应用奠定了坚实的基础。

☆企业效益情况

若不考虑串补，将6.12GW 的装机全部送出，最少需要6 回500kV 线路，一回500km的500kV 线路投资约为10 亿元，增加的2 回路线路及其相关设备的总投资约20 亿元，而托电的串补输电方案，串补工程加上SSR 治理措施总投资不足9 亿元，由此可见，托电的串补输电方案节约投资约11 亿元，而且减少了双回500kV 的走廊，串补方案因总的等效阻抗较6 回线路的方案还要低约13%，因而对受端电网的电压支撑还要强。

托克托电厂串补输电方案送电能力5.8GW，年送电量约为300 亿千瓦时，年效益约30亿元，经济效益非常可观。