一台超导体动态同步调相机的运行经验

摘要

一台8MVar，13.8kV同步旋转电机——动态同步调相机（又称为同步补偿机），已并入田纳西流域管理局电网，正在运行中，用以向田纳西州加勒廷市一台电弧炉提供无功功率（VAR）支持。该机备一个高温超导体励磁绕组和一个常规的定子绕组。这台同步调相机底脚小，可以用拖车快速运输，使它容易安装在变电站。这台高温超导体动态同步调相机，可以按需要动态地投入超前或滞后无功伏安进行无功补偿，以此来提高电力系统的利用率。在现场进行试验的意图是证明：该高温超导体动态同步调相机不仅是一种用来处理电弧炉闪变新的优先选择方案，而且它每天还可以控制成千上万个输电瞬变过程。该调相机已经在抵消具有很大负序（〉30％）和零序（〉15％）电流成分的瞬时干扰。备有一个铜质外壳式连续阻尼绕组的转子，可以很小的温升非常有效地吸收由负序和零序电流所产生的热量。定子绕组在最大容许温度的范围内，也已经受住上述电流。这种调相机不会像常规同步调相机那样：因负载变化而缩短励磁绕组的使用期限。这是因为在空载与满载之间高温超导体励磁绕组只需要励磁电流做小的改变，并且它通常在恒定的低温下运行。这种高温超导体电机所用能量小于常规同步调相机所用能量的一半，并且大致与一台现代柔性交流输电系统所用装置消耗的能量相同。该电机于2004年10月首次与田纳西流域管理局电网同步化，并且从2005年1月起开始正常运行。本文讨论了该调相机在电弧典型燃烧周期内所经历的瞬变过程以及提供的无功伏安数。