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靜止同步無功補(bǔ)償器是技術(shù)最為先進(jìn)的無功補(bǔ)償裝置。它不再采用大容量的電容器,電感器來產(chǎn)生所需無功功率,而是通過電力電子器件的高頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)質(zhì)的飛躍,特別適用于中高壓電力系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。
什么是 靜止無功補(bǔ)償器
靜止無功補(bǔ)償器是一種沒有旋轉(zhuǎn)部件,快速、平滑可控的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置。它是將可控的電抗器和電力電容器(固定或分組投切)并聯(lián)使用。電容器可發(fā)出無功功率(容性的),可控電抗器可吸收無功功率(感性的)。通過對(duì)電抗器進(jìn)行調(diào)節(jié),可以使整個(gè)裝置平滑地從發(fā)出無功功率改變到吸收無功功率(或反向進(jìn)行),并且響應(yīng)快速。
靜止無功補(bǔ)償器的原理
靜止無功補(bǔ)償器是利用控制晶閘管的導(dǎo)通角對(duì)無源電力元件進(jìn)行控制或投切的電能質(zhì)量治理裝置。根據(jù)其控制和投切的元件不同可分為晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電抗器(TSR,Thyristor?Switched?Reactor)、晶閘管投切電容器(TSC,Thyristor?Switched?Capacitor)、晶閘管投切濾波器(TSF,Thyristor?Switched?Filter)等多種類型。在原理上低壓型靜止無功補(bǔ)償與高壓型沒有區(qū)別,但是在實(shí)現(xiàn)方式上由集中補(bǔ)償改為分散補(bǔ)償、高壓補(bǔ)償改為低壓補(bǔ)償。
靜止無功補(bǔ)償器的應(yīng)用領(lǐng)域
(1)電網(wǎng)。電弧爐作為非線性及無規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng),將會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響,其中主要影響有:導(dǎo)致電網(wǎng)三相嚴(yán)重不平衡,產(chǎn)生負(fù)序電流,產(chǎn)生高次諧波,其中普遍存在如2、4偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況,使電壓畸變更為復(fù)雜化,存在嚴(yán)重的電壓閃變,功率因數(shù)低。
SVC具有快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、響應(yīng)速度快的特點(diǎn),它可向電弧爐快速提供無功電流并且穩(wěn)定母線電網(wǎng)電壓,最大限度地降低閃變的影響,SVC具有的分相補(bǔ)償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡,濾波裝置可以消除有害的高次諧波并通過向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。
(2)軋機(jī)及其他大型電機(jī)。軋機(jī)及其他大型電機(jī)對(duì)稱負(fù)載引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)使電氣設(shè)備不能正常工作,降低了生產(chǎn)效率,使功率因數(shù)降低;負(fù)載在傳動(dòng)裝置中會(huì)產(chǎn)生有害的高次諧波,主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻,會(huì)使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。安裝SVC系統(tǒng)可解決上述問題,保持母線電壓平穩(wěn),無諧波干擾,功率因數(shù)接近1。
(3)城市二級(jí)變電站(66kv/10kv):在區(qū)域電網(wǎng)中,一般采用分級(jí)投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功,改善功率因數(shù),這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功,并且不能隨負(fù)載變化而實(shí)現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié),在保證母線功率因數(shù)的同時(shí),容易造成向系統(tǒng)倒送無功,抬高母線電壓,危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題。
TCR結(jié)合固定電容器組FC或者TCR+TSC可以快速精確的進(jìn)行容性及感性無功補(bǔ)償,穩(wěn)定母線電壓、提高功率因數(shù)。并且,在改造舊的補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí),在原有的固定電容器組的基礎(chǔ)上,只需增加晶閘管相控電抗器(TCR)部分即可,用最少的投資取得最佳的效果,成為改善區(qū)域電網(wǎng)供電質(zhì)量的最有效方法。
(4)電力機(jī)車供電:電力機(jī)車運(yùn)輸方式在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的“污染”,因電力機(jī)車為單相供電,這種單相負(fù)荷造成供電網(wǎng)的嚴(yán)重三相不平衡及較低的功率因數(shù),目前世界各國解決這一問題的唯一途徑就是在鐵路沿線適當(dāng)位置安裝SVC系統(tǒng),通過SVC的分相快速補(bǔ)償功能來平衡三相電網(wǎng),并通過濾波裝置來提高功率因數(shù)。
(5)礦用提升機(jī):提升機(jī)作為大功率、頻繁啟動(dòng)、周期性沖擊負(fù)荷以及采用硅整流裝置對(duì)電網(wǎng)造成的無功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網(wǎng)安全,同時(shí)也造成提升機(jī)過電流、欠電壓等緊停故障的發(fā)生,影響了礦井生產(chǎn)。因此對(duì)提升機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和高次諧波治理,對(duì)于提高礦井提升機(jī)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行可靠性、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益意義巨大。
提升機(jī)單機(jī)裝機(jī)功率大,在礦井總供電負(fù)荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、井筒的加深,要求配套的提升機(jī)裝置容量也越來越大,單機(jī)容量已達(dá)到2000~3000kW,有的甚至達(dá)到5400kW,單斗提升裝載量達(dá)34t。這么大的負(fù)載啟動(dòng)將對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊電流,無功電流成分較大,功率因數(shù)較低。所以大功率提升機(jī)對(duì)供電電網(wǎng)的容量和穩(wěn)定性要求更高。
其中大功率提升機(jī)主要的問題是:
引起電網(wǎng)電壓降低及電壓波動(dòng);
高次諧波,其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5等奇次諧波共存的狀況,使電壓畸變更趨復(fù)雜化;
功率因數(shù)低;
徹底解決上述問題的方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器(SVC)。SVC系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于lOms,完全可以滿足嚴(yán)格的技術(shù)要求。
(6)遠(yuǎn)距離電力傳輸:全球電力目前正在趨向于大功率電網(wǎng),長距離輸電,高能量消耗,同時(shí)也迫使輸配電系統(tǒng)不得不更加有效,SVC可以明顯提高電力系統(tǒng)輸配電性能,這已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的證明,即當(dāng)在不同的電網(wǎng)條件下,為保持一個(gè)平衡的電壓時(shí),可在電網(wǎng)的一處或多處適合的位置上安裝SVC,以達(dá)到如下目的:
穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓、減少傳輸損耗
增加傳輸動(dòng)力,使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大功率
提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限
增加小干擾下的阻尼
增強(qiáng)電壓控制及穩(wěn)定性
緩沖功率振蕩
(7)其他通用領(lǐng)域
油田,水泥化工等領(lǐng)域隨著節(jié)能改造的有著較多的傳動(dòng)及變頻調(diào)速等電力電子裝置,其產(chǎn)生有害的高次諧波危害其他用電設(shè)備,導(dǎo)致用電效率降低,其他用電設(shè)備發(fā)熱壽命降低。