新型 SVG兼柔直装置技术应用探讨
摘要：为提高电网存量设备利用率，在不新增电源布点的前提下，充分挖掘和提升现状电网供电能力，简述了柔性直流输配电技术在电网中应用的可行性。分析柔性直流输配电运行方式的选择，以及从广州地区现有变电站改造和新建变电站两种情况，分析柔直技术在实际安装布置的可行性。基于柔直可提升变电站供电能力，降低电网容载比，减少区域变电站布点，分析评估变电站应用场景和方案实施效果，为广州新型SVG兼柔直装置技术应用提供了技术支撑。
关键词：柔性直流输电技术；运行方式；布置方案
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随着电网建设与规划发展由粗放型向集约化的转变，电网和设备利用效率因与经济性密切相关，越来越受到广泛关注。目前，电网规划项目的建设实施，与建设用地和线路廊道紧密相关。尤其是在老旧城区，随着城市发展，土地资源越来越紧张，变电站用地、高压线行用地、中压走廊用地、中压配电节点（例如电房、分接箱等）用地将越来越难以取得，
svg运行方式有哪些已成为制约配电网发展的一个重要因素。在不新增电源布点的前提下，充分挖掘和提升现状电网供电能力，在保证供电可靠性的前提下如何优化电网拓扑，提高电网存量设备利用率，已成为未来电网规划建设的重点关注方向。
柔性直流输电技术使得突破交流电网规划设计容载比原则成为可能。通过采用交直流混合电网，合环运行且不增加短路电流，不但提高供电可靠性，还能在变电站间提供功率支援，降低电网规划初始容载比，节省输电走廊，降低输电损耗，柔性直流输电技术可提升站间转供电能力，本文将着重探索柔性直流输配电技术在电网中应用的可行性，对直流运行方式、应用场景、技术方案及经济性展开细致研究。
1柔性直流输配电运行方式选择
柔性直流输配电运行方式可分为单极、双极、和三极运行方式，可将现有交流电缆线路改为单极、双极和三极运行。
1.1单极直流运行方式
将原有的交流输电线路改造为单极直流输电系统，三条线路同时并联以正极或者负极方式
运行，利用线路与大地构成直流运行时的单极回路，而两侧的换流站应连有接地装置。
1.2双极直流运行方式
将原有交流输电线路改造成双极直流输电系统，在运行中，利用3 根导线构成直流运行的回路，把其一相作为中性线，其余两相分别作为正负极线路。这种接线方式运行具有灵活方便的特点，而且可靠性还高，此外其结构相当于两个可独立运转的单极输电系统。此接线方式下，一般把中性线的一端连有接地装置以达到保持直流侧部分设备对地电位的目的。
1.3三极直流运行方式
将原有交流输电线路改造成采用电压源换流技术的三极直流输电系统，由两端的换流变压器、电压源换流器及三条输电导线组成，第1极导线和第2极导线的电压、电流极性恒定，第3极导线的电压、电流极性均可翻转，可以通过周期性的改变第3极的电压和电流的极性，实现对第1极、第2极电流的周期性分担，增大系统整体的输送功率。
1.4直流运行方式技术对比
将10kV交流电缆改直流运行后，对各种运行方式下输电能力、系统可靠性、造价等进行对比，单极方式简单、投资少，但有功传输能力低，其接线需要利用大地或金属线构成闭合回路，长期以单极-大地回路运行将导致地电流对接地极地下金属部件造成腐蚀，会导致变压器磁路饱和或者损耗增大等问题，不适合在电力系统中使用。双极接线方式可靠性高、运行方式灵活，但成本较高，双极方式可通过换流器的级联形成金属回线或大地回线。三极直流输电技术充分利用交流电缆改直流的电缆通道，同时兼顾直流输电能力，但设备成本最高，且技术尚不成熟。因此，推荐采用双极运行方式。
2技术方案设想
从广州地区现有变电站改造和新建变电站两种情况，分析柔直技术在实际安装布置的可行性。柔直装置按照12MVA的尺寸考虑。
2.1电气主接线改造
由于柔直装置可作为SVG使用，在变电站增加（改造）柔直装置后与原典设110kV变电站电气主接线图相比，原电容器组可以取消。
2.2 现有变电站户外布置方案
现有户外站我们以110kV南箕站为例，若户外变电站有长不低于30m、宽不低于8m，面积不小于240㎡的空地时，可以布置下一套柔直装置。
2.3 现有变电站户内布置方案
以110kV珠吉站为例，户内变电站拟拆除电容器室前期电容器组，新建柔直装置。由于房间空间受限，布置一组柔直装置后需要占用远期6组电容器组的空间，此时，另外两台主变无法配置无功补偿装置，不利于系统运行。因此户内变电站安装柔直装置的改造方案不可行。
2.4 新建变电站布置方案
以典设110kV变电站为例，变电站2台主变增加2套柔直装置后，变电站征地面积比原来典设方案增加了240㎡（其中一套布置在原电容器的位置）。若远期3台主变配套3套柔直装置，变电站征地面积将比原来典设方案增加了480㎡。
3项目应用场景
柔性直流输配电装置可以实现不同变电站间潮流转移，由于该方案是在变电站母线端到端合环运行，相比于站间多回10kV线路联络方案多次倒闸操作更为方便，无需停电可靠性更高，尤其适合广州中心城区一流电网建设的目标定位。此外柔直可提升变电站供电能力，降低电网容载比，减少区域变电站布点。基于此，可以应用于以下三个场景：
3.1场景一
场景一：变电站10kV出线困难，投产多年后仍轻载运行，无法分担近区电网重载的变电站负荷。
目前广州局越秀区110kV梅花站、从化区110kV云星站属于此种情况。通过柔性直流输配电技术可以得到解决，通过转移重载变电站负荷可提升新投产变电站资产利用率水平。分析周边花穗等重载变电站是否具备柔直安装条件，广州市范围内场景一无可实施站点。
3.2场景二
场景二：高峰负荷期间，主变重载且不满足N-1，在变电站主变故障或检修情况下，通过该装置将负荷转移至邻近变电站。
2020 年高峰负荷日，广州市不满足主变N-1要求的共计18座（按1.4倍过载能力校核），其中“民营、龙归、龙口”故障下配网无法转供。筛选周边变电站可实施情况，选取负载水平不高，具备柔直安装条件，分析龙归与均禾柔直组合方案、龙口与凤凰柔直组合方案具备可实施性，可作为场景二试点进行推广。
在此场景下，我们以110kV 变电站，2×63MVA主变，配置2×2×6Mvar无功补偿装置规模为例，柔直转供电方案和低压转供电方案按调12MW负荷估算，高压转供电方案按扩建一台主变估算，对基于柔性直流输配电装置的变电站间转供电方案与常规基建方案作出评估如下：