靜態(tài)無功補償和動態(tài)無功補償?shù)膮^(qū)別
靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成,由于晶閘管對于控制信號反應(yīng)極為迅速,而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調(diào)節(jié),以滿足動態(tài)無功補償?shù)男枰瑫r還能做到分相補償;對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應(yīng)性;但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產(chǎn)生高次諧波,為此需加裝專門的濾波器。
另外,靜態(tài)無功補償技術(shù)在風(fēng)電場、冶金、電氣化鐵路,煤炭等工業(yè)領(lǐng)域的客觀需求也很大。在目前情況下,靜止型動態(tài)無功補償裝置(SVC)對于解決各種負載所產(chǎn)生的無功沖擊是很有效的。使電網(wǎng)電壓波動明顯改善,功率因數(shù)明顯提高,是一種技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益顯著的新型節(jié)能裝置。晶閘管變流裝置和控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能。采集母線的無功電流值和電壓值,合成無功值,和所設(shè)定的恒無功值進行比較,計算得到的觸發(fā)角大小。通過晶閘管觸發(fā)裝置,使晶閘管流過所需要的電流。
1、動態(tài)無功補償
靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)應(yīng)用了新一代的電力電子器件(如門極可關(guān)斷晶閘管(GateTurn-off Thyristor,GTO)、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、集成門極換相型晶閘管
(IntegratedGate Commutated Thyristor,IGCT)和現(xiàn)代控制技術(shù)(如逆系統(tǒng)、直接反饋線性化等), 具有補償系統(tǒng)感性和容性無功、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等多重功能。STATCOM自問世以來, 就引起各國電力科研和工業(yè)界的廣泛重視, 得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用, 它是目前用于電力系統(tǒng)中性能最好的無功補償裝置,是柔性交流輸電系統(tǒng)的核心。
STATCOM在電力系統(tǒng)中的作用是進行無功補償,維持連接點的電壓為給定值,提高系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性,改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。STATCOM是基于瞬時無功功率的概念和補償原理,采用全控型開關(guān)器件組成自換相逆變器,輔之以小容量儲能元件構(gòu)成無功補償裝置。與現(xiàn)有的靜止無功補償裝置(SVC)相比,具有調(diào)節(jié)速度更快、運行范圍更寬、吸收無功連續(xù)、諧波電流小、損耗低、所用電抗器和電容器容量及安裝面積大為降低等優(yōu)點。
傳統(tǒng)的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設(shè)無源濾波器,通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成,該方法既可補償諧波,又可補償無功功率。目前我國常用的無功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機械式并聯(lián)電抗器、投切電容器,這些靜止型調(diào)壓手段,因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢,很難滿足系統(tǒng)運行方式快速變化時的需求。
另一種調(diào)壓裝置SVC,響應(yīng)速度很快,但由于呈恒阻抗特性,使得在電壓低時,無法提供所需的無功支持,因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱,并且為了抑制諧波,必須裝設(shè)濾波器,占地面積較大,此外,過多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下,新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段,它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定,在電壓低時仍能提供較強的無功支撐,并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。
2、無功補償原理:
電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分:一是有功功率;二是無功功率。直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能、熱能、化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率,不消耗電能,只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,電流滯后于電壓90°。而電流在電容元件中作功時,電流超前電壓90°。在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,就能達到無功補償?shù)哪康摹?
配電網(wǎng)無功補償與諧波治理裝置研發(fā)成功,并投入批量生產(chǎn),可帶來較大的社會效益,目前我國配電網(wǎng)中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況,存在著城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器容量倒置現(xiàn)象。10KV電壓等級以上的配電電網(wǎng)用戶無功需求量很大,有效合理的使用無功補償與諧波治理裝置,對配電網(wǎng)中的無功和諧波進行補償,不僅可以達到節(jié)能降耗的目的,還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。
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