淺談動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

祝健楊

(貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院,貴州貴陽 550000)

淺談動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

祝健楊

(貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院,貴州貴陽 550000)

隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,電的應(yīng)用越來越廣泛。同時電能質(zhì)量的要求也在逐漸提高。在電網(wǎng)發(fā)展過程中,出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)損耗,為了有效的減少網(wǎng)絡(luò)損耗,通過采用無功補(bǔ)償裝置可以實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)損耗,保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。本文介紹了動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用,希望對相關(guān)人員有一定的借鑒意義。

動態(tài) 無功補(bǔ)償 應(yīng)用

隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,電的應(yīng)用越來越廣泛。同時電能質(zhì)量的要求也在逐漸提高。在電網(wǎng)發(fā)展過程中,出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)損耗,為了有效的減少網(wǎng)絡(luò)損耗,通過采用無功補(bǔ)償裝置可以實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)損耗,另外通過無功補(bǔ)償裝置可以極大的提高功率因數(shù),保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1 無功補(bǔ)償裝置原理

無功補(bǔ)償是無功補(bǔ)償電源的簡稱。無功補(bǔ)償裝置的主要作用是通過在電網(wǎng)內(nèi)和負(fù)荷端設(shè)置無功電源來滿足電力網(wǎng)和荷端電壓水平和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。對于電力系統(tǒng)來說,由于負(fù)載大多數(shù)是電感性的,電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會消耗更多的無功,從而造成負(fù)載電流滯后于負(fù)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(chǎn)生的線路損耗。通過設(shè)置無功補(bǔ)償裝置可以提高供電品質(zhì)、減少電力損失、延長設(shè)備壽命。無功補(bǔ)償裝置主要由電容器組、投切元件以及保護(hù)元件三部分組成。通過在電網(wǎng)中增加容性或感性元件來改變電網(wǎng)中的功率因數(shù),從而改變輸出的電壓質(zhì)量。

2 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVC)的基本原理

無功補(bǔ)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(tài)無功補(bǔ)償裝置是SVC,通過控制晶閘管發(fā)角來改變和調(diào)節(jié)電網(wǎng)無功。這樣控制的優(yōu)點(diǎn)是可以減少無功倒送電流、減少電氣設(shè)備損耗、減少變壓器分接頭調(diào)節(jié)。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(wǎng)無功補(bǔ)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(wǎng)的適應(yīng)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(wěn)定和電壓波動,從而造成供電質(zhì)量的降低和設(shè)備壽命的減少;(3)比較容易出現(xiàn)開關(guān)觸頭損壞的情況,究其原因是該裝置在進(jìn)行投切工作時采用的是普通開關(guān)。

3.2 對策

(1)采用合適的投切元件;晶閘管、復(fù)介開關(guān)、真空同步開關(guān)是三中國投切元件。它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下:

圖1 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置原理示意圖

圖2 TCR型補(bǔ)償器原理

圖3 TSC型補(bǔ)償器原理

1)真空同步開關(guān)具有較好的優(yōu)點(diǎn),主要包括可靠性高,壽命長及維護(hù)環(huán)節(jié)少。2)晶閘管的缺點(diǎn)是自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高、價格昂貴,同時較為容易在受到?jīng)_擊后發(fā)生損壞,應(yīng)用范圍較為狹窄。3)復(fù)介開關(guān)能夠進(jìn)行頻繁投切,但它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價較高。

通過以上三點(diǎn)可以看出,對于真空同步開關(guān),可以較好的彌補(bǔ)另外兩種類型的缺點(diǎn),因此采用真空同步開關(guān)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(jì)八十年代至今,控制器主控芯片經(jīng)歷了三種,分別是8051單片機(jī)、DSP芯片、專用電能計(jì)量芯片與微控制器的組介。其優(yōu)缺點(diǎn)下面將進(jìn)行介紹。

1)8051單片機(jī);優(yōu)點(diǎn)是具有多種功能且比較實(shí)用,具有較高性價比。缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)控制算法較為復(fù)雜的情況時,無法滿足相應(yīng)的要求。2)DSP芯片;DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度很快,同時在工作時也能承受較大的沖擊負(fù)荷。缺點(diǎn)是借口少,在擴(kuò)展方面不具備優(yōu)勢。三、專用電能計(jì)量芯片與微控制器的組介;優(yōu)點(diǎn)是具有較快的反應(yīng)速度,具有較高的采樣計(jì)算速度,使軟硬件的設(shè)計(jì)過程同時也得到了簡化,能夠滿足相關(guān)要求。在控制器主控芯片方面采用專用電能計(jì)量芯片與微控制器的組介較為合適。

(3)使用IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn);對于變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的相關(guān)方面采用IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)無功補(bǔ)償裝置的進(jìn)一步發(fā)展。

(4)采用電力電容器;通過采用電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的調(diào)節(jié),提高電壓的質(zhì)量。電容器目前已經(jīng)成為無功補(bǔ)償?shù)闹行钠骷?/p>

4 動態(tài)無功裝置的優(yōu)點(diǎn)

動態(tài)無功裝置在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,它的主要優(yōu)點(diǎn)有:

(1)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性提高;在輸電線路尤其是中長距離的安裝動態(tài)無功裝置,系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)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(jī)故障不再擴(kuò)大。(2)避免電壓崩潰;在系統(tǒng)出現(xiàn)故障瞬間,動態(tài)無功裝置可以有效避免電壓崩潰的事件發(fā)生,同樣可以在電流驟然增大的瞬間來實(shí)現(xiàn)無功的補(bǔ)償。(3)調(diào)節(jié)迅速;采用動態(tài)無功補(bǔ)償后,對無功和電壓可以實(shí)現(xiàn)快速和平穩(wěn)的調(diào)節(jié)。(4)對不平衡負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償;當(dāng)出現(xiàn)三相電流不平衡時,通過動態(tài)無功補(bǔ)償,可以平衡三相電流,以便做到平衡。(5)對負(fù)荷側(cè)電壓波動和閃變進(jìn)行抑制;(6)可以提高功率因數(shù),降低變壓器與輸配電線路的損耗,降低電網(wǎng)電壓波動造成的影響。

5 結(jié)語

通過采用動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,可以避免隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大所帶來的電能質(zhì)量問題,在提高電能質(zhì)量的同時降低電網(wǎng)的運(yùn)行損耗。動態(tài)無功補(bǔ)償裝置會在電網(wǎng)的不斷發(fā)展壯大過程中得到廣泛的應(yīng)用。

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