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隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)的功率因數(shù)較低和諧波電流過大等電能質(zhì)量問題、節(jié)能降耗問題越來越受到人們的重視。無功功率在電網(wǎng)中傳輸會使電網(wǎng)損耗增加,且嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。而使用新型的動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償,則能有效地解決電能質(zhì)量問題。
一、動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)
傳統(tǒng)的低壓無功補(bǔ)償技術(shù),由于使用普通的接觸器投切電容器,存在浪涌電流大、補(bǔ)償時間慢、維護(hù)費(fèi)用高和使用壽命短等各方面的問題,已不能滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)的要求。動態(tài)無功補(bǔ)償是面向三相低壓配電系統(tǒng),具有動態(tài)自動補(bǔ)償無功功率和抑制用戶負(fù)荷諧波作用的新型無功補(bǔ)償技術(shù)。主要采用靜止無功發(fā)生器(SVG)和晶閘管分組投切電容器(TSC),實(shí)現(xiàn)三相低壓配電系統(tǒng)無功功率的動態(tài)連續(xù)補(bǔ)償。TSC實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)平穩(wěn)無功的補(bǔ)償,SVG實(shí)現(xiàn)動態(tài)變化無功的補(bǔ)償。
同時在電容器支路串聯(lián)適當(dāng)電抗器,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)用戶諧波電流的抑制,防止電容器對配電系統(tǒng)諧波發(fā)生放大現(xiàn)象。
二、補(bǔ)償回路主要部件
①TSC
TSC主回路主要由電抗器,晶閘管開關(guān),補(bǔ)償電容器等構(gòu)成;控制系統(tǒng)主要由控制器,觸發(fā)電路等構(gòu)成。由控制器對系統(tǒng)的電流電壓等參數(shù)進(jìn)行采樣、分析、計算,再根據(jù)系統(tǒng)的無功需量給觸發(fā)電路發(fā)出投切信號,由晶閘管開關(guān)完成電容器的投入或切除動作。采用晶閘管開關(guān)的過零檢測、投切技術(shù),可以抑制電路過電壓或涌流,實(shí)現(xiàn)快速、頻繁、無沖擊投切。其核心技術(shù)包括動態(tài)采樣控制技術(shù),動態(tài)觸發(fā)技術(shù),動態(tài)響應(yīng)投切技術(shù)以及補(bǔ)償濾波器件等。
②SVG
SVG即靜止無功發(fā)生器,是柔性交流輸電技術(shù)(簡稱FACTS)的主要裝置之一,代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)新的發(fā)展方向。它既可提供滯后的無功功率,又可提供超前的無功功率?;驹硎抢萌匦烷_關(guān)器件組成自換相橋式電路,輔之以小容量儲能元件,通過電抗器或者變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側(cè)輸出電流,就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償。
③控制器
控制單元采用高速DSP采集現(xiàn)場的電壓、電流信號,在每一個電網(wǎng)周期對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計算處理后發(fā)出驅(qū)動信號來控制功率單元的運(yùn)行,同時監(jiān)測功率單元運(yùn)行狀況。
三、技術(shù)路線和實(shí)施方案
1、無功補(bǔ)償技術(shù)的分類
根據(jù)電壓等級——低壓補(bǔ)償/中壓補(bǔ)償/高電壓補(bǔ)償。
根據(jù)安裝位置——集中補(bǔ)償/線路補(bǔ)償/隨機(jī)補(bǔ)償。
根據(jù)補(bǔ)償裝置——機(jī)械開關(guān)式補(bǔ)償器/靜止補(bǔ)償器。
該技術(shù)從補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來講的。機(jī)械開關(guān)式補(bǔ)償器是指補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械運(yùn)動部件,如接觸器、開關(guān)等。靜止補(bǔ)償器是指補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中沒有機(jī)械運(yùn)動部件,如SVC、STATCOM等。其中STATCOM又分為電壓源逆變器型和電流源逆變器型,目前使用的STATCOM多為電壓源逆變器型。
根據(jù)補(bǔ)償方式——動態(tài)補(bǔ)償/靜態(tài)補(bǔ)償。
該技術(shù)從補(bǔ)償原理上來講的。動態(tài)補(bǔ)償是指補(bǔ)償電流能自動跟隨負(fù)荷無功電流的變化而連續(xù)變化;靜態(tài)補(bǔ)償是指補(bǔ)償容量在相對比較長的一段時期內(nèi)(譬如1 min以上)是固定不變的。一般而言,靜止補(bǔ)償器屬于動態(tài)補(bǔ)償。
2、LBSVG系列靜止無功發(fā)生器
LBSVG系列靜止無功發(fā)生器,可以補(bǔ)償基波無功電流,也可同時對諧波電流進(jìn)行動態(tài)實(shí)時補(bǔ)償。主電路主要包括控制統(tǒng),IGBT 功率變換器和濾波電抗器三部分。LBSVG 首先通過軟起接觸器和軟起電阻進(jìn)行軟起動,再經(jīng)過 PWM 調(diào)制使電容電壓升至額定值,而FPEA控制器提取出所有的諧波或無功電流,使 LBSVG 吸收或發(fā)出滿足需求的無功電流,實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?
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