祝健杨
(贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550000)
浅谈动态无功补偿装置的应用
祝健杨
(贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550000)
随着国家经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,电的应用越来越广泛。同时电能质量的要求也在逐渐提高。在电网发展过程中,出现了大量的网络损耗,为了有效的减少网络损耗,通过采用无功补偿装置可以实现降低网络损耗,保证电网安全运行。本文介绍了动态无功补偿的应用,希望对相关人员有一定的借鉴意义。
动态 无功补偿 应用
随着国家经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,电的应用越来越广泛。同时电能质量的要求也在逐渐提高。在电网发展过程中,出现了大量的网络损耗,为了有效的减少网络损耗,通过采用无功补偿装置可以实现降低网络损耗,另外通过无功补偿装置可以极大的提高功率因数,保障电网安全运行。
1 无功补偿装置原理
无功补偿是无功补偿电源的简称。无功补偿装置的主要作用是通过在电网内和负荷端设置无功电源来满足电力网和荷端电压水平和经济运行的要求。对于电力系统来说,由于负载大多数是电感性的,电力系统在运行过程中会消耗更多的无功,从而造成负载电流滞后于负载电压,造成相角差增大,无功电力需求相对增大,供给固定的有功功率,提高电流而产生的线路损耗。通过设置无功补偿装置可以提高供电品质、减少电力损失、延长设备寿命。无功补偿装置主要由电容器组、投切元件以及保护元件三部分组成。通过在电网中增加容性或感性元件来改变电网中的功率因数,从而改变输出的电压质量。
2 动态无功补偿装置(SVC)的基本原理
无功补偿装置通常来说有以下三种。一是SR,该装置具有饱和电抗器;二是TCR,该装置具有晶闸管控制电抗器;三是TSC,该装置通过晶闸管投切电容器。而动态无功补偿装置是SVC,通过控制晶闸管发角来改变和调节电网无功。这样控制的优点是可以减少无功倒送电流、减少电气设备损耗、减少变压器分接头调节。图1、图2、图3分别为这三种装置的原理示意图。
3 10kV配电网无功补偿装置存在的问题及对策
3.1 存在的问题
(1)该装置控制精度不高,且对外网的适应能力较差,容易被干扰,该装置种类及功能不多;(2)通过采用投切电容的方法非常容易引起电压不稳定和电压波动,从而造成供电质量的降低和设备寿命的减少;(3)比较容易出现开关触头损坏的情况,究其原因是该装置在进行投切工作时采用的是普通开关。
3.2 对策
(1)采用合适的投切元件;晶闸管、复介开关、真空同步开关是三中国投切元件。它们各自的优缺点如下:
图1 动态无功补偿装置原理示意图
图2 TCR型补偿器原理
图3 TSC型补偿器原理
1)真空同步开关具有较好的优点,主要包括可靠性高,寿命长及维护环节少。2)晶闸管的缺点是自身结构复杂、可靠性不高、价格昂贵,同时较为容易在受到冲击后发生损坏,应用范围较为狭窄。3)复介开关能够进行频繁投切,但它的缺点是结构复杂、造价较高。
通过以上三点可以看出,对于真空同步开关,可以较好的弥补另外两种类型的缺点,因此采用真空同步开关作为投切元件。
(2)采用较为合适的控制器主控芯片;从二十世纪八十年代至今,控制器主控芯片经历了三种,分别是8051单片机、DSP芯片、专用电能计量芯片与微控制器的组介。其优缺点下面将进行介绍。
1)8051单片机;优点是具有多种功能且比较实用,具有较高性价比。缺点是当出现控制算法较为复杂的情况时,无法满足相应的要求。2)DSP芯片;DSP芯片的优点是反应速度很快,同时在工作时也能承受较大的冲击负荷。缺点是借口少,在扩展方面不具备优势。三、专用电能计量芯片与微控制器的组介;优点是具有较快的反应速度,具有较高的采样计算速度,使软硬件的设计过程同时也得到了简化,能够满足相关要求。在控制器主控芯片方面采用专用电能计量芯片与微控制器的组介较为合适。
(3)使用IEC61850国际标准;对于变电站自动化系统结构和数据通信的相关方面采用IEC61850国际标准,促进无功补偿装置的进一步发展。
(4)采用电力电容器;通过采用电力电容器进行补偿,实现功率因数的调节,提高电压的质量。电容器目前已经成为无功补偿的中心器件。
4 动态无功装置的优点
动态无功装置在电力系统中得到了广泛的应用,它的主要优点有:
(1)系统暂态稳定性提高;在输电线路尤其是中长距离的安装动态无功装置,系统暂态稳定性得到较好的提高,可以提供较多的减速面积,保证故障后电机故障不再扩大。(2)避免电压崩溃;在系统出现故障瞬间,动态无功装置可以有效避免电压崩溃的事件发生,同样可以在电流骤然增大的瞬间来实现无功的补偿。(3)调节迅速;采用动态无功补偿后,对无功和电压可以实现快速和平稳的调节。(4)对不平衡负荷进行补偿;当出现三相电流不平衡时,通过动态无功补偿,可以平衡三相电流,以便做到平衡。(5)对负荷侧电压波动和闪变进行抑制;(6)可以提高功率因数,降低变压器与输配电线路的损耗,降低电网电压波动造成的影响。
5 结语
通过采用动态无功补偿装置,可以避免随着电网规模的日益扩大所带来的电能质量问题,在提高电能质量的同时降低电网的运行损耗。动态无功补偿装置会在电网的不断发展壮大过程中得到广泛的应用。
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