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無功補償裝置的分類

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無功補償裝置的分類

發布日期:2018-07-16 作者: 點擊:

無功補償柜有很多種類:從補償的范圍劃分可以分為負荷補償與線路補償,從補償的性質劃分可以分為感性補償與容性補償,從補償的方式劃分可以分為串聯補償與并聯補償。

  在超高壓輸電線路中就有并聯電感補償及串聯電容器補償方法,限于篇幅的關系,本文只涉及并聯容性補償。

  所謂并聯容性補償就是指在線路中接入并聯連接的設備,用于向線路中提供容性的無功電流。由于容性無功電流超前電壓90°,而感性無功電流滯后電壓90°,因此容性無功電流可以抵消感性無功電流。又由于電網中的負荷絕大多數是感性負荷,因此在電網中使用的用于負荷補償的裝置絕大部分是并聯容性補償。

  從另一個角度去看,我們可以將無功補償裝置看成是發無功電流的設備,負荷是吸收無功電流的設備,無功補償裝置所發的無功電流用于供應負荷吸收的無功電流。因此,總是將無功補償裝置安裝在負荷的上端(電源端)。在完全補償的情況下(上端功率因數=1),無功電流只在無功補償裝置與負荷之間的線路中存在,在無功補償裝置以上的線路中沒有無功電流。

  下面將并聯容性補償的方法大致列舉:

  1.同步調相機。

  調相機的基本原理與同步發電機沒有區別,它只輸出無功電流。因為不發電,因此不需要原動機拖動,沒有啟動電機的調相機也沒有軸伸,實質就是相當于一臺在電網中空轉的同步發電機。

  調相機是電網中zui早使用的無功補償裝置。當增加激磁電流時,其輸出的容性無功電流增大。當減少激磁電流時,其輸出的容性無功電流減少。當激磁電流減少到一定程度時,輸出無功電流為零,只有很小的有功電流用于彌補調相機的損耗。當激磁電流進一步減少時,輸出感性無功電流。

  調相機容量大、對諧波不敏感,并且具有當電網電壓下降時輸出無功電流自動增加的特點,因此調相機對于電網的無功安全具有不可替代的作用。

  由于調相機的價格高,效率低,運行成本高,因此已經逐漸被并聯電容器所替代。但是近年來出于對電網無功安全的重視,一些人主張重新啟用調相機。

  2.并聯電容器

  并聯電容器是目前zui主要的無功補償方法。其主要特點是價格低,效率高,運行成本低,在保護完善的情況下可靠性也很高。

  在高壓及中壓系統中主要使用固定連接的并聯電容器組,而在低壓配電系統中則主要使用自動控制電容器投切的自動無功補償裝置。自動無功補償裝置的結構則多種多樣形形色色,適用于各種不同的負荷情況。對于低壓自動無功補償裝置將另文詳細介紹。

  并聯電容器的zui主要缺點是其對諧波的敏感性。當電網中含有諧波時,電容器的電流會急劇增大,還會與電網中的感性元件諧振使諧波放大。另外,并聯電容器屬于恒阻抗元件,在電網電壓下降時其輸出的無功電流也下降,因此不利于電網的無功安全。

  3.關于SVC

  SVC的全稱是靜止式無功補償裝置,靜止兩個字是與同步調相機的旋轉相對應的。

  國際大電網會議將SVC定義為7個子類:

 ?、贆C械投切電容器(MSC)

 ?、跈C械投切電抗器(MSR)

 ?、圩燥柡碗娍蛊鳎⊿R)

 ?、芫чl管控制電抗器(TCR)

 ?、菥чl管投切電容器(TSC)

 ?、蘧чl管投切電抗器(TSR)

 ?、咦該Q向或電網換向轉換器(SCC/LCC)

  根據以上這些子類,我們可以看出:除調相機之外,用電感或電容進行無功補償的裝置幾乎均被定義為SVC。因此,目前一些資料或者廣告中大量出現“SVC”字樣,其原因不外乎兩條:其一是作者自己并不明白SVC的定義,其二就是以普通人不懂的字母組合故弄玄虛。

  目前國內市場上被宣傳為SVC的產品主要是晶閘管控制電抗器(TCR)和晶閘管投切電容器(TSC)。對于TSC我們另文敘述,這里只簡要介紹一下晶閘管控制電抗器(TCR)。

  TCR的基本結構包括一組固定并聯連接在線路中的電容器和一組并聯連接在線路中用晶閘管控制的電抗器,通常將電抗器的容量設計成與電容器一樣。由于電抗器是用晶閘管控制的,其感性無功電流可以變化。當晶閘管關斷時,電抗器沒有電流,而電容器固定連接,因此整套裝置的補償量zui大。當調節晶閘管的導通角時,電抗器的感性電流就會抵消一部分電容器電流,因此補償量減少,導通角越大,電抗器的電流越大,補償量就越小。當晶閘管全通時,電抗器電流就會將電容器電流全部抵消,此時補償量為0。

  在TCR中,當晶閘管的導通角小于90°時,電抗器的電流非正弦含有諧波成分,因此必須將固定電容器組設計成濾波器形式或者配備另外的濾波器。

  綜上所述,可以看出TCR的結構復雜,損耗大。但其具有補償量連續可調的特點,在高壓系統中還有應用。

  4.STATCOM

  STATCOM是一種使用IGBT、GTO、或者SIT等全控型高速電力電子器件作為開關控制電流的裝置。其基本工作原理是:

  通過對系統電參數的檢測,預測出一個與電源電壓同相位的幅度適當的正弦電流波形。當系統瞬時電流大于預測電流的時候,STATCOM將大于預測電流的部分吸收進來,儲存在內部的儲能電容器中。當系統瞬時電流小于預測電流的時候,STATCOM將儲存在電容器中的能量釋放出來,填補小于預測電流的部分,從而使得補償后的電流變成與電壓同相位的正弦波。


相關標簽:無功補償柜

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