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變電站10kV動态無功補償裝置的研究

 發布時間:2019-07-29

電力體系中的沖擊性負荷會對電網構成的電壓動搖、電壓閃變及諧波等電能質量問題,可控矽動态無功補償設備SVC運用晶閘管可控矽的開關原理,瞬時地改動無功功率,用以補償或吸收負載所需的無功。低壓動态無功補償設備國内研讨已經較為廣泛,但10kV的動态無功補償設備現在研讨較少。本文将FC+TCR 型的電容-電感型動态無功補償設備用于 10kv 的動态無功補償。在電力體系沖擊型負荷較大的趨勢下,可控矽動态無功補償設備能夠改進對10kV母線電壓的影響狀況。  

1 導言  

随着我國現代化建設的開展,對電力的需求日益添加,近年來,我國電網正朝着大容量、高電壓的方向開展,從單一的當地小電網逐漸開展成為大區域聯網的體系,取得了巨大的經濟優勢。一起,大容量、大規模電力體系所面對的問題也日益突出,電力體系安穩性一旦遭到損壞,必将構成巨大的經濟損失和災難性的結果[1-2]。電力體系的各節點無功功率平衡決定了該節點的電壓水平,因為當今電力體系的用戶中存在着很多無功功率頻繁改動的設備;如軋鋼機、電弧爐、電氣化鐵道等。一起用戶中又有很多的對體系電壓安穩性有較高要求的精細設備:如核算機、醫用設備等。因此迫切需求對體系的無功功率進行補償。  

在實踐應用中,依據負荷改動的需求,電容器分組投入或切除,即運用開關設備如接觸器分級地調理無功功率。其間10kV無功補償設備現在首要選用整組投入,此種方法運用中不靈活,損耗大[3-4]。因此,開發動态的無功補償設備必将成為此領域的開展趨勢。可控矽動态無功補償設備 SVC(Static Var Compensator)運用晶閘管可控矽的開關原理,瞬時地改動無功功率,用以補償或吸收負載所需的無功。它的最大特點是能夠接連地調理無功功率的輸出,到達無沖擊補償。因為能完成無沖擊補償,可控矽動态無功補償設備能防止一般電容器投切時所引起的體系諧振,進步電能質量[5-6]。低壓動态無功補償設備在國内已有多個廠家開發成功并運用于出産,但10kV的動态無功補償設備在國内尚未有成功運轉案例。  

現在,10kV無功補償設備均選用整組投入或切出,不能靈活調理。本文研讨了選用FC+TCR 型無功補償設備進行安穩電壓,防止了電力體系沖擊型負荷對電能質量的影響。  

2 SVC無功補償的基本原理  

SVC指運用晶閘管的停止型動态無功補償設備,SVC 的補償原理是經過操控晶閘管觸發角,改動接入體系中的 SVC等效電納的巨細,從而使SVC 到達調理無功功率的意圖。選用晶閘管操控的停止無功補償設備依據晶閘管操控對象首要能夠分為晶閘管投切電容器(TSC)和晶閘管操控電抗器(TCR),以及混合式(TCR+TSC)等類型。  

SVC的補償原理是經過操控晶閘管觸發角,改動接入體系中的SVC等效電納的巨細,從而使SVC到達動态調理無功功率的意圖。TCR晶閘管操控電抗器的電流波形和接線圖如圖1所示。Th1、Th2為兩個反并聯的晶閘管,分别在電源電壓波的兩個半周内導通,操控觸發角α在90°~180°範圍内調理。  

90°時發生的理性無功最大,180°時發生的理性無功為零。因為電抗器是純理性負荷,因此電流滞後電壓90°,發生了理性無功。TCR相控電抗器由晶閘管的閥串和電抗器串聯構成,三相接線形式大都選用三角形連接。另外工程實踐中當容量較大時将電抗器分為等容量的兩部分,串接在晶閘管閥串的兩端,這樣可使得晶閘管在電抗器損壞時得到額定的維護。  

因為獨自的TCR隻能吸收理性的無功功率,因此往往與并聯電容器合作運用,使得總的無功功率為與并聯電容器無功功率抵消後的淨無功功率,因而能夠将補償器的整體無功電流偏置到可吸收容性無功的範圍内。在 FC+TCR 中,電容器容量為負載所需求的無功總容量,而電感為可變電感。  

當晶閘管全導通時,電感支路相當于一個純電感,耗費最大無功功率。SVC體系輸出最小無功功率。此時晶閘管的導通角為零。假如增大導通角,電感支路的電流就減小,此時電流出現間斷性。當電感支路為完全斷開,電感支路吸收零無功,SVC補償體系輸出最大無功功率。這樣,經過改動晶閘管的導通角就能夠接連調理無功功率。  

3 電容-電感型動态無功補償設備  

3.1 基本原理介紹  

電容-電感型動态無功補償設備的操控基本原理如圖3 所示。包括四個部分:  

1)TCR 基波電流參閱值核算;即依據設備的無功電流(或功率)需求,核算其間的TCR基波電流(或功率或電抗)參閱值,假如設備的參閱輸入為無功電流需求,實時測得 FC 支路的電流有用值,則 TCR 支路電流的參閱值即為前者減去後者。  

2)觸發推遲角核算,即依據TCR 的無功電流或電抗的參閱值變換得到晶閘管的觸發推遲角。  

3)同步守時,即向脈沖操控供給同步用的基準信号,它與輸入交流電壓頻率相同、有固定的相位關系,操控器依據該基準信号發生晶閘管觸發脈沖。  

4)晶閘管觸發脈沖發生,即依據“觸發推遲角核算”模塊發生的觸發推遲角,構成晶閘管門極觸發脈沖,在适當時間導通晶閘管,使 TCR 支路工作。  

電容-電感型動态無功補償設備一次部分首要由電容器、電抗器、晶閘管、空開、接觸器等組成;二次部分首要由數據收集闆(DAS)、數據處理闆(DSP)、電源模塊、驅動模塊等組成。晶閘管的作用首要操控電抗器的輸出電流。設備發動後,先收集體系的電壓量、電流量、接觸器方位,核算出體系的功率因數。依據實踐功率因數給出操控信号,由驅動模塊驅動晶閘管,使晶閘管保持相應的導通角,從而操控整套設備的無功輸出,使體系的功率因數滿意要求。  

3.2 補償容量确認  

FC和TCR容量的選擇首要是依據10kV母線負荷的實測數據狀況和主變的功率損耗,按照負荷在主變容量的40%~85%範圍内改動時,功率因數保持在0.97~0.99的規劃方針進行核算。  

3.3 操控與維護體系  

1)操控渠道選擇  

操控器選用西門子數控體系。此體系是西門子公司出産的通用操控體系,可*性高,應用較為廣泛。  

2)操控策略  

以安穩10 kV母線無功為首要意圖,并對電壓動搖進行批改,選用閉環操控。經過PT檢測母線電壓,CT檢測母線電流,經過操控器核算體系此時的無功功率值,再依據檢測到的母線電壓,核算在限定的電壓範圍内補償所需的無功功率。經過對晶閘管注冊視點的調理,滿意安穩體系無功的首要意圖。選用閉環操控能夠完成快速響應和精确調理,使SVC到達最優的補償作用。  

3)TCR晶閘管觸發操控  

觸發信号體系選用光纖傳輸,以有用防止電磁攪擾,确保觸發信号的可*傳輸,觸發體系選用脈沖變壓器技術。  

4)維護體系  

TCR體系的維護由西門子數控體系來完成,首要包括閥串狀況的監測、過電流維護、過電壓維護、欠電壓維護、三相不平衡維護、電流速斷維護等。  

FC體系的繼電維護由維護櫃來完成,該維護體系以PLC為中心操控器,其特點為速度快、安全可*,減少了機械式繼電維護設備的維護量。  

FC體系的維護有過電流、過電壓、欠電壓、電容器三相不平衡維護和接地維護。考慮到變電站将來實行無人值守,在SVC體系和變電站歸納自動化體系間添加了通訊接口,以完成SVC的遠動操控。  

4 定論  

本文研讨了電容-電感型動态無功補償設備的基本原理,給出了補償容量的确認方法,介紹了操控與維護體系的組成。  

10kV動态無功補償設備投運以來,産品運轉安穩,按捺了因為沖擊性負荷引起的電壓動搖和電壓閃變,補償作用顯着優于傳統的固定電容器補償,為SVC體系在變電站的推行運用積累了規劃和運轉經驗。 

保定市北電電氣科技有限公司從事電力系統研發、生産、和銷售。主要産品有無功補償設備,無功補償模塊,高低壓無功補償,諧波治理設備,濾波補償裝置,柱上無功補償等。是專業的智能無功補償廠家,想要訂購10kv無功補償或者中頻爐諧波治理的,價格優惠,歡迎來電咨詢。