淺談動態無功補償裝置的應用

祝健楊

(貴州大學電氣工程學院,貴州貴陽 550000)

淺談動態無功補償裝置的應用

祝健楊

(貴州大學電氣工程學院,貴州貴陽 550000)

隨著國家經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高,電的應用越來越廣泛。同時電能質量的要求也在逐漸提高。在電網發展過程中,出現了大量的網絡損耗,為了有效的減少網絡損耗,通過采用無功補償裝置可以實現降低網絡損耗,保證電網安全運行。本文介紹了動態無功補償的應用,希望對相關人員有一定的借鑒意義。

動態 無功補償 應用

隨著國家經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高,電的應用越來越廣泛。同時電能質量的要求也在逐漸提高。在電網發展過程中,出現了大量的網絡損耗,為了有效的減少網絡損耗,通過采用無功補償裝置可以實現降低網絡損耗,另外通過無功補償裝置可以極大的提高功率因數,保障電網安全運行。

1 無功補償裝置原理

無功補償是無功補償電源的簡稱。無功補償裝置的主要作用是通過在電網內和負荷端設置無功電源來滿足電力網和荷端電壓水平和經濟運行的要求。對于電力系統來說,由于負載大多數是電感性的,電力系統在運行過程中會消耗更多的無功,從而造成負載電流滯后于負載電壓,造成相角差增大,無功電力需求相對增大,供給固定的有功功率,提高電流而產生的線路損耗。通過設置無功補償裝置可以提高供電品質、減少電力損失、延長設備壽命。無功補償裝置主要由電容器組、投切元件以及保護元件三部分組成。通過在電網中增加容性或感性元件來改變電網中的功率因數,從而改變輸出的電壓質量。

2 動態無功補償裝置(SVC)的基本原理

無功補償裝置通常來說有以下三種。一是SR,該裝置具有飽和電抗器;二是TCR,該裝置具有晶閘管控制電抗器;三是TSC,該裝置通過晶閘管投切電容器。而動態無功補償裝置是SVC,通過控制晶閘管發角來改變和調節電網無功。這樣控制的優點是可以減少無功倒送電流、減少電氣設備損耗、減少變壓器分接頭調節。圖1、圖2、圖3分別為這三種裝置的原理示意圖。

3 10kV配電網無功補償裝置存在的問題及對策

3.1 存在的問題

(1)該裝置控制精度不高,且對外網的適應能力較差,容易被干擾,該裝置種類及功能不多;(2)通過采用投切電容的方法非常容易引起電壓不穩定和電壓波動,從而造成供電質量的降低和設備壽命的減少;(3)比較容易出現開關觸頭損壞的情況,究其原因是該裝置在進行投切工作時采用的是普通開關。

3.2 對策

(1)采用合適的投切元件;晶閘管、復介開關、真空同步開關是三中國投切元件。它們各自的優缺點如下:

圖1 動態無功補償裝置原理示意圖

圖2 TCR型補償器原理

圖3 TSC型補償器原理

1)真空同步開關具有較好的優點,主要包括可靠性高,壽命長及維護環節少。2)晶閘管的缺點是自身結構復雜、可靠性不高、價格昂貴,同時較為容易在受到沖擊后發生損壞,應用范圍較為狹窄。3)復介開關能夠進行頻繁投切,但它的缺點是結構復雜、造價較高。

通過以上三點可以看出,對于真空同步開關,可以較好的彌補另外兩種類型的缺點,因此采用真空同步開關作為投切元件。

(2)采用較為合適的控制器主控芯片;從二十世紀八十年代至今,控制器主控芯片經歷了三種,分別是8051單片機、DSP芯片、專用電能計量芯片與微控制器的組介。其優缺點下面將進行介紹。

1)8051單片機;優點是具有多種功能且比較實用,具有較高性價比。缺點是當出現控制算法較為復雜的情況時,無法滿足相應的要求。2)DSP芯片;DSP芯片的優點是反應速度很快,同時在工作時也能承受較大的沖擊負荷。缺點是借口少,在擴展方面不具備優勢。三、專用電能計量芯片與微控制器的組介;優點是具有較快的反應速度,具有較高的采樣計算速度,使軟硬件的設計過程同時也得到了簡化,能夠滿足相關要求。在控制器主控芯片方面采用專用電能計量芯片與微控制器的組介較為合適。

(3)使用IEC61850國際標準;對于變電站自動化系統結構和數據通信的相關方面采用IEC61850國際標準,促進無功補償裝置的進一步發展。

(4)采用電力電容器;通過采用電力電容器進行補償,實現功率因數的調節,提高電壓的質量。電容器目前已經成為無功補償的中心器件。

4 動態無功裝置的優點

動態無功裝置在電力系統中得到了廣泛的應用,它的主要優點有:

(1)系統暫態穩定性提高;在輸電線路尤其是中長距離的安裝動態無功裝置,系統暫態穩定性得到較好的提高,可以提供較多的減速面積,保證故障后電機故障不再擴大。(2)避免電壓崩潰;在系統出現故障瞬間,動態無功裝置可以有效避免電壓崩潰的事件發生,同樣可以在電流驟然增大的瞬間來實現無功的補償。(3)調節迅速;采用動態無功補償后,對無功和電壓可以實現快速和平穩的調節。(4)對不平衡負荷進行補償;當出現三相電流不平衡時,通過動態無功補償,可以平衡三相電流,以便做到平衡。(5)對負荷側電壓波動和閃變進行抑制;(6)可以提高功率因數,降低變壓器與輸配電線路的損耗,降低電網電壓波動造成的影響。

5 結語

通過采用動態無功補償裝置,可以避免隨著電網規模的日益擴大所帶來的電能質量問題,在提高電能質量的同時降低電網的運行損耗。動態無功補償裝置會在電網的不斷發展壯大過程中得到廣泛的應用。

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