我国电气化铁道专用无功补偿装置的发展动态及
应用
摘要本文从我国电气化铁道的发展和供电方面存在的问题,介绍了电气化铁道专用无功补偿设备的发展动态及应用问题,包括并联和串联电容补偿装置,电气化铁道专用并联电容器和串联电抗器等。关键词电气化铁道供电
无功补偿专用设备
1我国电气化铁道的发展和供电现状分析我国电气化铁道建设起步较晚,19 60~1977年18年间仅建1033km,每年平均57km,但十一届三中全会后18年,则发展很快,共建成开通电气化铁道9330km,到1997年,我国电气化铁道的里程已达到10363km,为世界第八位。“九五”计划期间将建设电气化铁道新线2200km,并对现有线路实现电气化4300km,预计到2000年我国电气化铁道总营业里程可达16000km,铁路营业里程的电气化率将达到27%,与俄(410 00km)、德(19000km)、日(18000km)并列为电气化铁道总长度的“四强”。近年来,由于铁路运输列车的提速,车流密度和载重量的增加,使牵引负荷不断增大,现有电气化铁道的供电系统已难以满足高速发展的需求,主要存在以下几个方面的问题。1.1牵引网电压波动过大27.5kV牵引网的机车正常供电电压应为25k V,但实际接受的电压甚至低于20kV或高于31kV。电压过低使机车牵引能力下降,并导致能量损耗增大,造成效率降低和设备老化加快。1.2无功补偿措施不完善电气化铁道的供电特点是:无功功率随时间大幅度的变动。如果只装设固定的并联电容器组,则经常处于过补偿或欠补偿状态。既恶化了牵引网的运行电压,又会因cosφ过低或无功倒送导致罚款增加。 1.3牵引网的谐波污染
由于电力机车的调压调速要求,将使谐波电流分量较高,造成电网电压波形的畸变,对电力系统的运行产生不利的影响。离系统较远的变电所27.5kV母线电压非正弦系数可达到8~13%,谐波中以3、5、7次的谐波值最大,同时由于在1 10kV线路中可能存在谐振现象,通常5次谐波值要超过其余谐波。1.4由于负荷不平衡引起的负序分量增大电气化铁道的负荷是大容量的单相变动负荷,不可能由电气化铁道本身的负荷提供平衡电流所引起的。从上述四方面的问题来看,都和采用电气化铁道专用的无功补偿装置有关,解决问题的主要思路是:以解决无功补偿和电压问题为主,兼顾滤波效果,以做到对负序分量有所改善。本文着重介绍电气化铁道专用的无功补偿装置及其应用,供有关部门参考。2电气化铁道专用的并联电容补偿装置并联电容补偿装置主要是用来补偿牵引网的无功功率,可安装在变电所和牵引网上任一点,同样也可以安装在机车上作就地补偿,但对补偿容量的充分利用和年运行小时数都不理想;而安装在变电所时,则可以得到更充分地利用。并联电容补偿装置有可调容量和不可调容量两种形式,在补偿无功消耗的同时又被用来降低负序分量,改善电压质量,降低电流和电压的谐波分量,以取得多方面的经济效果。在变电所中通常采用单相的并联电容补偿装置,对补偿正序电流的无功,并联补偿装置不论接在那一相都是一样的。但为了补偿负序电流及根据两供电臂上的电流平均值之比,使电流和电压趋于对称,对并补装置CB的安装相的选择应根据不同情况加以确定,通常将C B安装于滞后相上如图1(a)所示,如两供电臂负荷相近,这种方案对降低负序分量较为有利;当变电所上两供电臂负荷比平均值相差悬殊时,宜将CB安装在两
相上较为合理,如超前相的负荷大于滞后相,则选择图(b)的方案,将CB分别安装于超前相和滞后相;如滞后相的负荷较大,则应选择图1(c)的方案,将CB 接到滞后相和自由相上。
C(a)CB装于滞后相上
(b)CB装于滞后相和超前相上
(c)CB装于滞后相和自由相上
图1(A B C)并联电容补偿装置的接线方案
图227.5kV电气化铁道专用台架式电容器组的电气接线
CB也可在分区亭处接到牵引网中,有利于降低牵引网的电能损耗及提高列车行走时间内受电弓上的电压质量。但与CB装于变电所相比,也有缺点,主要是电流和电压对称的可能性受到限制,某些情况下甚至会使不对称度增大。其次,由于牵引变电站的电压降可能很大,使CB的利用率降低。装于牵引变电站27.5 kV或55kV供电母线的并联补偿装置的电气接线如图2所示。装置的额定基波容量为1000~6000kvar。串联电抗器的基波感抗与电容器基波容抗之比为12%,
选用空心电抗器。并补成套装置的绝缘水平按国家标准GB311.1中35kV级或6 6kV级的要求设计。成套装置由并联电容器、串联电抗器、放电线圈、断路器和围栏等设备组成。并联电容器可选择专门为电气化铁道设计的集合式并联电容器或带单台保护熔断器的台架式并联电容器组,两种不同形式的台架式电容器组的结构见图3。
(a)立放式电容器
(b)卧放式电容器
图3(A B)27.5kV电气化铁道专用台架式电容组的结构形式1—并联电容器
2—支柱绝缘子(ZSW—35/4) 3—支柱绝缘子(ZS—20/8)4—支柱绝缘子(ZS—15/4) 5—熔断器6—母线3电气化铁道的串联电容补偿装置串联电容补偿装置Ck的主要用途是:在牵引网负荷不断变化条件下提高和稳定牵引网电压,随着牵引负荷大小的变化,串补装置Ck能自动保持指定的电压,同时还可使电压对称,部分地补偿无功功率。在牵引变电所中串联电容补偿装置接于27.5kV侧,其接线方案有三类,第一类:串补装置Ck接于牵引变电所回流线中,如图4(a)所示,既可稳定供电臂上的电压,又可使27.5kV母线上电压对称。第二类:Ck接于滞后相,如图4(b)所示,由于提高了该相的cos φ,能降低变压器中电流的不对称,从而也降低了电压的不对称。第三类:补偿度为1/3的三相对称串联补偿,如图4(c)所示,几乎能使27.5kV母线电压完全对称,并能使三相电压稳定在空载时的水平上,但由于投资较大,很少应用。当牵引网的电压损失较大时,也可将Ck直接接入牵引网,用以补偿牵引网的电抗。将串补装置Ck接在接触网的分段处。例如接在分区亭,最为简单。安装于27.5kV牵引变电所的串补装置由串联电容器、限流电抗器、保护间隙、电压互感器等部件组成,串补装置的绝缘水平按国家标准GB311.1中35kV级的要
求设计。CFMH系列集合式串联电容器的额定电压为3kV或4kV、单台额定容量为900~3200kvar、箱式结构、全密封、落地安装、适合于户外无人值守的牵引变电站,运行维护方便,电容元件附装内熔丝,安全可靠。阻尼电抗器为干式空心电抗器。保护间隙能保证在牵引网短路时,当电容器端电压达到2.5UN时起弧,以有效地保护电容器。真空断路器的型号为ZW—27.5/1250-20。
(a)Ck接于回流线中
(b)Ck接于滞后相
(c)三相对称串补
图4(A B C )串联电容补偿装置在牵引变电所的电气接线方案4电气化铁道专用并联电容器 4.1集合式大容量并联电容器适用于27.5kV电气化铁道牵引变电站户外集中补偿,集合式结构形式、单相、户外、外形如图5所示。额定基波电压为33kV,额定基波容量为1000~5600kvar,电容元件采用苯基二甲苯基乙烷或苄基甲苯浸渍的全膜介质或膜纸复合介质。电容器允许在1.36倍额定基波的过电压下长期运行,这种过电压值是按照工频加谐波电压的算术和进行计算的,电容器允许在稳定过电流的均方根值不超过基波电流额定值1.35倍情况下长期运行。实测电容值与额定值的偏差不大于0~+5%,两差压段电容值之比不大于1.01,电容器的tgδ值采用全膜介质时小于0.0006,复合介质时小于0.0009,极间介质电气强度为2.54U1N(AC)或5.08U1N(DC)10s。运行时内部油温不超过65℃;高压瓷套管爬距不小于1200mm。 4.2普通型的专用并联电容器安装于电气化铁道牵引变电所中,与50Hz的交流牵引供电系统并联连接,用以改善电网的功率因数,降低线损,提高电压质量,吸收高次谐波。额定基波电压8.4kV,额定基波容量为50、64、75、100、125kvar,其外形与普通的并联电容器相似,其主要差别在于:①允许过电压水平较高,普通并联
电容器为1.1UN,而电气化铁道专用的并联电容器为1.36UN(这种过电压按工频加谐波电压的算术和计算);②对极间介质电气强度的要求较高,极间耐压按2. 69U1N(AC)或5.38U1N(DC)10s进行;③允许过电流的倍数为1.35I1N,大于普通并联电容器允许过电流的倍数1.3IN。5电气化铁道专用串联电抗器CK KT型串联电抗器在牵引变电所中与并联补偿电容器组串联,用以限制电容器组的合闸涌流,并可吸收谐波电流,抑制供电网中高次谐波的放大,对保证电容器组的安全运行,改善电网的电压波形起到重要作用。CKKT型电抗器为干式结构,无铁心,不存在磁饱和现象,线性度好。电抗器绕组为多层并联筒式结构,内部分为若干个包封(线圈组),每个包封有数层线圈,各个包封之间有通风道,以利于空气的对流与散热。载流导体由相互绝缘的小截面导线组成,以减小涡流损耗。线圈内外均用环氧树脂浸渍的玻璃丝包绕,经高温固化形成一个坚固的整体,机械强度高,噪音很小,电抗器绝缘的耐热性能为B级,本体外表面涂以抗紫外线、抗老化的绝缘漆,可在户外环境条件下正常工作。
图51800~2240kvar 33kV 电气化铁道专用集合式并联电容器
CKKT型电抗器的主要技术参数分述于下:(1)牵引变电所母线额定电压:27.5kV (2)额定基波频率:50Hz (3)相数:单相(4)电抗器容量:120~600kvar(三相总和) (5)补偿电容器容量1000~5000kvar(三相总和) (6)电抗率(XL/XC)调节范围:12~14% (7)电感允许偏差:0~+5% (8)绝缘水平:按GB311.1中35kV 级要求(9)允许长期过电流:1.35倍额定基波电流(10)允许温升:绕组7.5K(电阻法)
35kV静止无功发生器成套装置 技术协议
第一节技术协议 一. 总则 1. 本技术协议书仅适用于中铝能源太阳山风电厂五期110kV升压站主变扩建工程动态无功补偿装置(SVG)的加工制造和供货。技术协议中提出了对设备本体及附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 2. 本技术协议提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规的条文,供方应提供符合本技术规引用标准的最新版本标准和本技术协议技术要求的全新产品,如果所引用的标准之间不一致或本技术协议所使用的标准如与供方所执行的标准不一致时,按要求较高的标准执行。 3. 本技术协议将作为订货合同的附件,与合同具有同等的法律效力。本技术协议未尽事宜,由合同签约双方在合同谈判时协商确定。 4. 供方保证提供的产品符合安全、健康、环保标准的要求。供方对成套设备(含辅助系统与设备)负有全部技术及质量责任,包括分包(或采购)的设备和零部件。 5. 本技术协议提出了对SVG技术参数、性能、结构、试验等方面的技术要求。 6. 若供方所提供的技术资料协议前后有不一致的地方,以有利于设备安装运行、工程质量为原则,由需方确定。 二. 标准和规 1. 合同设备包括供方向其他厂商购买的所有附件和设备,这些附件和设备应符合相应
的标准规或法规的最新版本或其修正本的要求。 2. 除非合同另有规定,均须遵守最新的国家标准(GB)和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准,尚没有国际性标准的,可采用相应的生产国所采用的标准,但其技术等方面标准不得低于国家、电力行业对此的各种标准、法规、规定所提出的要求,当上述标准不一致时按高标准执行。 3. 供方提供的设备和配套件要符合以下最新版本的标准,但不局限于以下标准,所有设备都符合相应的标准、规或法规的最新版本或其修正本的要求,除非另有特别说明外,合同期有效的任何修正和补充都应包括在。 DL/T672-1999 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》 DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》 GB/T 11920-2008《电站电气部分集中控制设备及系统通用技术条件》 GB 1207-2006 《电磁式电压互感器》 SD 325-89 《电力系统电压和无功电力技术导则》 DL/T 840-2003 《高压并联电容器使用技术条件》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》 GB 311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘配合》 GB 311.2-2002 《绝缘配合第2部分:高压输变电设备的绝缘配合使用导则》GB 311.3-2007 《绝缘配合第3部分:高压直流换流站绝缘配合程序》 GB/T 311.6-2005 《高电压测量标准空气间隙》 GB/T 11024.2-2001《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第2部分:耐久性 试验》 JB/T 8170-1995 《并联电容器用部熔丝和部过压力隔离器》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》
毕业设计(论文) 开题报告 课题名称低压无功补偿控制器设计 系别 专业班 姓名 评分 导师(签名) 2011年5月6日 中国石油大学胜利学院
低压无功补偿控制器设计 开题报告 1国内外研究现状 早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机,可根据需要控制同步电机的励磁,使其工作在过励磁或欠励磁的状态下,从而发出大小不同的容性或感性无功功率,因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备,运行中的损耗和噪声都比较大,运行维护复杂,成本高,且响应速度慢,难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济,灵活方便,但其阻抗固定,不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。 随着电力电子技术的发展,近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础,电力电子器件向快速、高电压、大功率发展,使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面,从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展,无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)、晶闸管控制串联电容补偿器(Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC)发展到基于GTO的静止无功发生器(Static Var Generator-SVG)、静止同步串联补偿器(StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC)、统一潮流控制器(Unified Power FlowController-UPFC)、可转换静止补偿器(Convertible Static Compensator-CSC)等。 (1)静止无功补偿器(SVC) 早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor-SC)型,1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比,具有静止型的优点,响应速度快,但因其铁心需磁化到饱和状态,因而损耗和噪声都很大,而且存在非线性电路的一些特殊问题,所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能,所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此,SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。
**********. 静态补偿与动态补偿区别是什么? 动态补偿,是近几年发展起来是一类先进的补偿装置,静态补偿是相对于动态补偿来说的。以前我们常见的补偿柜或者补偿箱,大多用接触器做电容的开关。因为接触器的反应慢,又要考虑电容器的放电时间,所以这类补偿装置的一个共同特点是投切间隔较长,最快也不过在5秒左右。 这样的速度,对于电焊机、行吊、锯木机,等等机器来说,就不能很好的补偿了。 为了解决这个问题,就采用了可控硅来做电容开关,可以将反应速度提高到毫秒,也就是可以跟踪负载的变化,级数先进的产品,几乎达到同步补偿的水平。这样的快速补偿装置,我们叫它“动态补偿”。 目前,国家对动态补偿的要求还比较低: 国家标准GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》中“6?13”的规定:动态补偿的响应时间不大于1秒。 JB/T 10695-2007《低压无功功率动态补偿装置》中“6?12?8”的规定:动态补偿的响应时间不大于2秒。 因此,按目前的标准,动态补偿就是:对电网功率因数变化,能在2秒以内反应并投切的补偿装置。 早期动态的补偿装置,因工作时没有接触器动作,没有吸合或释放产生的巨大响声,所以又称静止补偿。 那么,响应时间长的传统补偿装置,就是静态补偿了。 动态补偿的优点:反应快,补偿效果好,特别适用于负载波动剧烈的场合。动态补偿通常还有分补功能,可以对不平衡的负载做良好的补偿。 动态补偿的不足:价格高,可靠性还不够,自身耗能很大。在负载比较稳定的场合没有优势。静态补偿的优点:技术成熟,价格低廉,工作可靠,在一般场合补偿效果良好。所以使用很广泛。 静态补偿的不足:反应慢,对于负载波动大的设备无法补偿。静态补偿因成本限制,通常没有分补功能表。 特别指出:采用复合开关的补偿柜,不能算动态补偿,只能算静态补偿的改进产品,或者是介于动态补偿与静态补偿之间的改良产品。详见:第“20、复合开关是什么开关?” ************SVC&&SVG 止无功补偿器(Static Var Compensator——SVC)等。其中,SVC是用于无功补偿 典型的电力电子装置,它是利用晶闸管作为固态开关来控制接入系统的电抗器和 电容器的容量,从而改变输电系统的导纳。按控制对象和控制方式不同,分为晶 闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor——TCR)和晶闸管投切电容器 (Thyristor Switching Capacitor——TSC)以及这两者的混合装置(TCR+TSC)、 TCR与固定电容器(Fixed Capacitor)配合使用的静止无功补偿装置(FC + TCR) 和TCR与机械投切电容器(Mechanically Switch Capacitor——MSC)配合使用的 装置(TCR+MSC)。 为静止无功发生器(Static Var Generator——SVG)。它既可提供滞后的无功功 率,又可提供超前的无功功率。SVG分为电压型和电流型两种,图3给出了SVG装置
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种:调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式(TCR型)动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是:在普通的电容器组前面增加一台电压调节器,利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出,从而改变无功输出容量来调节系统功率因数,目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式,容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程,响应时间慢(约3~4s),虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变,但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多;在调压过程中,电容器频繁充、放电,极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗,使得滤波效果差。虽然价格便宜, 占地面积小,维护方便,一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是:在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理,利用附加直流励磁磁化铁心,改变铁心磁导率,实现电抗值的连续可调,从而调节电抗器的输出容量,利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消,可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节,响应时间为100-300ms,补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制,其端电压仅为系统电压的1%~2%,无需串、并联,不容易被击穿,安全可靠。设备自身谐波含量少,不会对系统产生二次污染。占地面积小,安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上,可消除电压波动及闪变,三相平衡符合国际标准。免维护,损耗较小,年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置(TCR) 相控式动态无功补偿装置(TCR)原理是:在普通的电容器组上并联一套相控电抗器(相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成)。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制,控制角(相位角)为α,电流基波分量随控制角α的增大而减小,控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化,会导致流过相控电抗器的电流发生变化,从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功,感性无功和容性无功相抵消,从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点: 响应速度快,≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点:晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下,容易被
世界电气化铁路发展概况及我国电气化铁路跨越式发展 目录 一、世界各国电气化铁路发展概况 二、高速电气化铁路牵引供电技术要点概述 (一)受流技术 (二)供变电系统 (三)安全监控与检测技术 (四)与相关专业的配合技术 (五)运行管理 三、我国电气化铁路实现跨越式发展之我见 (一)关于运行管理理念 (二)关于接触网检修管理方式 (三)关于提高接触网设备可靠性的基本要求 (四)关于实现信息化管理 (五)关于劳动组织 (六)几个可能会遇到的新问题 四、结束语--展望世界电气化铁路的发展 世界电气化铁路发展概况及我国电气化铁路跨越式发展 当前铁路跨越式发展是个热门话题,各级领导干部都在运筹帷幄、出谋划策,广大技术人员和管理干部也在议论纷纷、献计献策。今天我想就我国电气化铁路如何实现跨越式发展谈谈自己的一些想法,仅供参考。 一、世界各国电气化铁路发展概况 十九世纪二十年代,1825年世界上第一条铁路在英国建成。而后,1879年5月31日在德国柏林举办的世界贸易博览会上,由西门子和哈尔斯克公司展出了世界上第一条电气化铁路,迄今已有120多年的历史。目前,世界上共有68个国家和地区修建了电气化铁路,总里程已达258566km,约占世界铁路总营业里程(约120万km)的22.5%,承担世界铁路总运量的50%以上。也就是说仅占世界铁路总营业里程不到四分之一的电气化铁路承担着世界铁路总运量的一半以上的运输任务。 最初,电气化铁路都修建在城市近郊线路和一些工矿线路上。后来,随着工业的发展,才逐渐发展到城市之间和运输繁忙的干线铁路上来。 20 世纪60~70年代是世界电气化铁路发展最快的时期,平均每年修建达5000多公里。在此期间,工业发达的西欧、日本、前苏联,以及东欧等国家,运输繁忙的主要铁路干线实现了电气化,而且基本上已经成网。1964年10月日本建成世界上第一条高速电气化铁路--东海道新干线,以210km的时速令世人瞩目。1961年8月15日我国第一条电气化铁路在新建的宝成线宝鸡~凤州段正式通车。之后,由于种种原因,电气化铁路建设处于停顿状态,直到60年代末,宝成线凤州~成都段才重新上马,于1975年7月1日全线通车。与此同时,阳安线于1973年9月开工,1977年6月25日建成通车。由此可见,在世界电气化铁路发展最快的时期,我国的电气化铁路建设是非常缓慢的,整整20年的时间,只修建了宝成线和阳安线两条电气化铁路,合计仅1033km,平均每年还不到52km。另外襄渝线刚刚开始动工,进度缓慢。
无功补偿装置的设计要求 对于电压为lOkV及以下、单组容量为1000kvar及以下的无功补偿电容装置的设计要求如下。 ①电容器装置载流部分(开关设备及导体等)的长期允许电流,G 1214T1UF高压不应小于电容器额定电流的1. 35倍,低压不应小于电容器额定电流的1.5倍。 ②电容器组应装设放电装置,使电容器组两端的电压从峰值(2倍额定电压)降至50V所需的时间,对高压电容器最长为5min,对低压电容器最长为1min。 ③高压电容器组宜接成中性点不接地星形,容量较小时也可接成三角形;低压电容器组应接成三角形。 ④高压电容器组应直接与放电装置连接,中间不应设置开关设备或熔断器。低压电容器组和放电设备之间,可设自动接通的接点。 ⑤电容器组应装设单独的控制和保护装置,但为提高单台用电设备功率因数用的电容器组,可与该设备共用控制和保护装置。 ⑥单台电容器应设置专用熔断器作为电容器内部故障保护,熔丝额定电流为电容器额定电流的1.5~2倍。 ⑦当装设电容器装置附近高次谐波含量超过规定允许值时,应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器,串联电抗器也可兼作限制合闸涌流的电抗器。 ⑧电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时,应将电容器的
外壳和支架接地。 当电容器的额定电压低于电力网的标称电压时,应将每相电容器的支架绝缘,其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合。 ⑨装配式高压电容器组在室内安装时,下层电容器的底部距离地面不应小于0. 20m,上层电容器的底部距离地面不宜大于2. 50m,电容器装置顶部至屋顶净距不应小于1m,电容器布置不宜超过三层。 装配式电容器组当单列布置时,网门与墙距离不应小于1.30m;当双列布置时,网门之间距离不应小于1.50m。 ⑩电容器外壳之间(宽面)的净距不宜小于0.lOm,但成套电容器装置除外。 ⑩设置在民用主体建筑中的低压电容器应采用非可燃性油浸式电容器或干式电容器。
高低压无功补偿装置设计选型结构 1、装置主要由并联电容器、电容器专用熔断器、串联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离接地开关、支柱绝缘子、连接母线和电容器构架等设备组成。若采用双星形接线中性点不平衡电流保护或单星形接线桥差保护,应有电流互感器。 2、串联电抗器串接在电容器组的回路中,用于抵制高次谐波和限制合闸涌流。 用于抵制5次用以上谐波时,电抗器可按Xl/Xc=4.5%-6%配置。 用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=12%-13%配置。 仅用于限制涌流时,电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置。 3、氧化锌避雷器并接在电容器组线路上,以限制投切电容器所引起的操作过电压。 4、放电线圈并接于电容器组的两端,当电容器组继开电源时,能将电容器两端剩余电压在5秒~20秒内自电压峰值降至0.1倍额定电压或50V以下。 5、根据装置所装置设备(电容器、电抗器等)的布置可分为片架式、柜式、围栏式、模块式、集合式和户外箱式等形式。 片架式 结构即以片架(包括直梁、横梁和横档等)为计量单位的零部件,通过螺栓等系列标准件连接而成电容器组构架,其四周为网门。装置具有价格低、运输方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 柜式 结构即将所配置的元器件均装在类似高压开关柜的构架上,柜门用钢板网或镀锌钢板网制成。装置由电抗器柜、放电柜和电容器柜等三部分组成。装置具有外观整齐,方便安装等特点。6kV和10kV等电压等级容量在300kvar~3000kvar 的装置适宜采用该结构形式。 模块式 结构即将设备安装在用型材制成的单元模块上,安装时只需层层或行行拼接即可。该结构又分立式电容器安装和卧式电容器安装两种形式,且单元电容器宜采用内熔丝电容器,具有外形整齐、安装方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 集合式 结构即由密集型电容器等设备组成的电容器组。具有占地面积小、安装维护方便等特点。6kV、10kV和35kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 围栏式 结构即将可拆式网门护栏在电容器组和电抗器等设备的四周,围栏和设备间留有检修通道。35kV等电压等级的装置适且采用该结构形式。 户外箱式
高压SVG培训 我是思源清能电气电子有限公司,服务工程师,张治福,我的手机号是: 第一章装置电气原理与构成 1.1电气原理 SVG装置的主电路采用链式逆变器拓扑结构,Y形连接,10kV装置每相由12个功率单元串联组成,6kV装置每相由8个功率单元串联组成,运行方式为N+1模式。下图所示为SVG装置的连接原理图。
图1-1 10kV装置的连接原理图 图1-2 6kV装置的连接原理图 10kV装置的电气原理如下图。 图1-3 10kV装置的电气原理图 1.2装置构成 SVG装置主要由五个部分组成:控制柜、功率柜、启动柜、连接电抗器和冷却系统。这里采用风冷。
1.2.1控制柜 控制柜由控制器、显示操作面板、控制电源、继电器、空气开关等部分组成。 控制电源提供了DC24V和DC5V电源系统,为控制器和继电器操作供电。 操作面板包括了液晶屏显示、信号指示灯。操作部分包括启机按钮、停机按钮和复位按钮。 空气开关的功能如下表所示。 表2-1 空气开关功能表
第二章装置的控制面板说明 2.1 装置的运行状态 SVG装置带电时,运行在五种工作状态:待机、充电、运行、跳闸、放电。各状态说明和转换关系如下: 1)待机状态 装置上电后立即进入待机状态,然后进行自检。若无任何故障且状态正常,装置复位后,则点亮就绪灯。若在就绪情况下收到用户启机命令,则闭合主断路器。主断路器闭合后即转入充电状态。 2)充电状态 表示装置的直流电容正在充电,由于装置为自励启动,主断路器闭合即表示装置已经进入了充电状态。若在主断路器闭合后直流电压充电到超过直流设定值,则自动闭合启动开关以短路充电电阻,启动开关闭合后延时10s自动转入并网运行状态。 3)运行状态 表示装置处于并网运行的工作状态,可以在各种控制方式下输出电流,达到补偿无功、负序或谐波的效果。若在此过程中出现报警,报警指示灯亮,不影响装置正常运行;若在此过程中出现过流、同步丢失等可恢复故障,装置将闭锁,待手动或自动复位消除故障后,装置将重新解锁运行;若在此过程中出现严重故障或收到停机命令,装置将发跳闸命令,并转到跳闸状态。 4)跳闸状态 表示装置正在执行跳闸指令。一进入跳闸状态,装置就立刻发跳闸命令。检测到主断路器断开后进入放电状态。 5)放电状态 表示装置正在放电。主断路器断开后,直流电容将缓慢下降直至为0。该状态时持续10s后装置自动转入待机状态。 2.2 控制柜屏面说明 装置提供了液晶操作面板、控制按钮和远程后台三种方式对装置进行操作。
动态无功补偿技术的应用现状及发展刘宪栩 发表时间:2018-05-31T10:36:53.397Z 来源:《电力设备》2018年第2期作者:刘宪栩王云昊刘楠 [导读] 摘要:在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。 (国网天津市电力公司城西供电分公司天津市 300190) 摘要:在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。对于电力用户来说,过多地从电网中吸取无功,不仅使电网损耗增加,也影响自身的用电和生产。可见无功功率对供电系统和负荷的运行都十分重要。但是,近些年来,随着我国工业的迅速发展,一些大功率非线性负荷的不断增多,对电网的冲击和谐波污染也呈不断上升趋势,缺乏无功调节手段造成了母线电压随运行方式的变动很大,引发了多种电能质量问题。主要包括:功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动。 关键词:动态无功补偿技术;应用现状;发展 引言 在电力系统的运行中,系统运行的安全性、可靠性和经济性、输送电能的质量是其最根本的问题。一些大功率负荷的投入、退出,或者系统局部故障等,都会造成系统中有功功率和无功功率的大幅扰动,从而对电网的稳定性和经济性产生影响。特别是如电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加,使得电力网发生电压波形畸变,电压波动闪变和三相不平衡等,产生电能质量降低,电网功率因数降低,网络损耗增加等不良影响。另外,现在的直流输电工程日益发展,大功率换流装置(无论整流或逆变)都需要系统提供大量无功功率。特别是一端为弱系统或临近的交流系统发生故障时,如果不能迅速补偿大幅度波动的无功功率,就会导致系统失控或瓦解。快速有效地调节电网的无功功率,使整个电网负荷的潮流分配更趋合理,这对电网的稳定、调相、调压、限制过电压等等方面都是十分重要的。 1动态无功补偿技术的现状 性能优良的SVC(静止无功补偿器)和技术更为先进的STATCOM(静止同步补偿器)已大规模应用于电力系统及工矿企业。 1.1同步调相机 早期的动态无功功率补偿装置主要为同步调相机,是传统的动态无功补偿设备,多为高压侧集中补偿,一般装于电力系统的枢纽变电站中,以减少因传输无功功率引起能量的损耗和电压降落。由于它是旋转电机,运行中的损耗和噪声都比较大,维护复杂费用高,且响应速度慢,所以难以满足快速动态补偿的要求。目前已逐渐退出动态无功补偿领域,在现场中仅有少量使用。 1.2静止无功补偿器(SVC) 静止无功补偿器(SVC)于20上世纪70年代兴起,现在是已经发展的很成熟的FACTS(柔性交流输电系统)装置,其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿(无功和电压补偿)。SVC装置的典型代表有:晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)和滤波器组(FC)。随着电力电子技术的不断发展和控制技术的不断提高,SVC向高压大容量多套并联的方向发展,以满足电力系统对无功补偿和电压控制的要求。南瑞继保在SVC的技术发展中做出了很大贡献,为国内外电网提供了多套大容量SVC系统。安装于新疆-西北联网工程第二通道750kV沙州变电站的SVC系统容量为-360Mvar(感性)~360Mvar(容性),由两套配置相同的SVC组成,直接接入变电站同一条66kV母线,每套SVC包含TCR(-360Mvar)×1,滤波器组(+180Mvar)×1。本工程SVC系统TCR单体容量达到360Mvar,直接接入电压等级高达66kV,开启了我国输电系统大容量、高电压动态无功补偿器的新篇章。 1.3静止同步补偿器(STATCOM) STATCOM系统基于电压源型变流器,采用目前最为先进的无功补偿技术,将IGBT构成的桥式电路经过变压器或电抗器接到电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制其交流侧电流,就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态调整控制目标侧电压或者无功的目的。同时如果需要STATCOM在补偿无功的基础上对负载谐波进行抑制,只要令STATCOM输出与谐波电流相反的电流即可。因此,STATCOM能够同时实现补偿无功功率和谐波电流的双重目标。 南瑞继保研制的百兆乏直流换流站动STATCOM在南方电网±500kV/3000MW永富直流富宁换流站顺利投运,该项目是大容量STATCOM装置应用于高压直流输电领域中的首个成功案例。此STATCOM系统包含协调控制系统和两套35kV/±100MVArSTATCOM成套设备。换流阀采用多电平电压源型换流器结构,成套设备占地面积小、功率密度高,具备快速暂态无功补偿、目标电压控制、交流系统故障穿越、协调控制等功能,是缓解直流换相失败、无功电压调节等的最佳解决方案,代表着柔性交流输电和用户电能质量领域的前沿方向。 2动态无功补偿技术的发展 2.1电力有源滤波器 电力有源滤波器的基本原理如图1所示。 图1 电力有源滤波器的基本原理 电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型,目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。但电力有源滤波器现仍存在一些问题,如电流中有高次谐波,单台容量低,成本较高等。随着电力半导体器件向大容量、高频化方向发展,这类既能补偿谐波又能补
修改稿收到日期:2010-03-22。 第一作者董鹏飞,男,1984年生,现为郑州大学自动化专业在读硕士研究生;主要研究方向为模式识别与智能系统。 智能无功补偿器的设计和实现 Desi g n and I m p l e mentati o n o f I ntelli g ent Co mpensator for Reacti v e Power 董鹏飞 李建华 李 盛 (郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001) 摘 要:针对电力系统中无功补偿装置的发展现状,通过对无功补偿原理和方式的分析研究,设计了基于P I C18F4520单片机的智能无功功率补偿控制仪。该控制仪以九域图原理作为投切电容器的依据,并通过RS 232/485串行口与GPRS 模块连接,实现与主控中心进行实时数据的传输和交换。实测应用证明,该系统避免了复杂的参数计算,简化了系统结构,且价格低廉、软件编程简单、抗干扰能力强。 关键词:无功补偿 控制器 功率因数 串口通信 GPRS 中图分类号:T M 46 文献标志码:A Abstract :In accordance w it h t he current stat us o f reacti ve po w er compensati on i n electric po w er syste m,t hrough anal y sis and research on the co mpensation pri nci ple and mode ,t he compensati on controll er based on P I C18F4520si ng l e chi p co mputer has been desi gned .The contro ll er a dopts t he ni ne zone graphic t heory as t he criteria o f connecti ng or disconnecti ng the capac i tor ,and t hrough RS 232/485serial port to connect w ith GPRS modul e t o m i ple ment rea l tm i e dat a trans m i ssi on and exchange w ith ma i n contro l center .T he rea l t est verifi es t ha t t he complicated ca l cu l ati on of the parameters is avo i ded by the syste m ;and t he s yste mati c structure is sm i p lified .The syste m features l o w cos,t ease program m i ng and off ers h i gh anti i nterf erence capability . K ey words :Compensati on for reactive power Controller Power fact or Seri a l co mmunica ti on GPRS 0 引言 随着国民经济的发展,工厂自动化和办公自动化程度的不断提高,电子设备对供电电源的供电质量要求也越来越高。工厂内碳硅炉的整流设备、电焊机和电子设备等会产生大量的无功功率及高次谐波,这将会严重污染电网,降低电网的运载能力和电能损耗,影响电子设备的正常运行 [1] 。为提高用户的用电质量、 净化电网、提高电网的运载能力、降低电能损耗,避免随之引起的危害和损失,应对无功功率进行治理,而电力网络性能要求的提高增加了无功补偿控制装置的成本。为了解决成本与性能之间的矛盾,设计了以P I C18F4520单片机为核心的智能无功功率补偿装置,系统在降低网损的同时,也有效地提高了配电系统的电压质量。 1 系统的总体结构设计 在电力系统中,由于各用电器的参变量基本相同,通过对这些参变量的数据分析,基本上可以实现对线 路中的设施进行自动控制的目的。无功补偿方式一般采用三相固定补偿、三相动态补偿和单相动态补偿相结合的方式。系统框架如图1所示。 图1 系统架构图F i g .1 Structure of t he sy stem 系统一般在强交电磁场环境中工作,为防止干扰信 号所造成的开关误动作,系统必须具有较强的抗干扰能力。因此,控制器的数据处理部分选用抗干扰能力和计算能力强的PI C18F4520单片机,输入端信号采用双光耦合的线性耦合器件进行隔离。同时,为保证提供的变量以及参变量数据的精度,前级采样互感器采用精度为 5%的互感器,运放采用失真较小的L M 134系列,A /D 转换部分采用AD7656。此外,系统选用20MH z 晶振, 智能无功补偿器的设计和实现 董鹏飞,等
电气化铁路安全知识百题 一、必知必会 1、电气化铁路哪些部件上带有25KV的高压电? 答:在电气化铁路上,下列设备上带有25KV的高压电: (1)接触网及其相连的部件(包括导线、承力索); (2)电力机车主变压器的一次侧; (3)接触网支柱及其金属结构上,当接触网的绝缘损坏,且未装接地线或接地线损坏时,瞬间会带有高压电。 2、什么是跨步电压? 答:跨步电压是指电气设备或电力系统一相发生接地短路时,电流从接地点四散流出,在地面上形成不同的电位分布,人在走近短路点时,两脚间就会受到地面上不同的电位差。 3、跨步电压达到多少伏时,将使人有生命危险? 答:当跨步电压达到40伏时,将使人有生命危险。 4、在高度危险的建筑物中,我国对安全电压有何规定? 答:我国规定在高度危险的建筑物中36V及以下为安全电压。5、在特别危险的建筑物中,我国对安全电压有何规定? 答:我国规定在特别危险的建筑物中12V为安全电压。 6、在室内发生高压接地故障时,如何保证人身安全? 答:室内发生高压接地故障时,在切断电源前,任何人与接地点的距离不得小于4M。 7、在室外发生高压接地故障时,如何保证人身安全? 答:室外发生高压接地故障时,在切断电源前,任何人与接地点
的距离不得小于8M。 8、发生接触网断线接地故障时,如何保证人身安全? 答:任何人与接地点的距离不得小于10M。 9、作业人员需进入高压接地故障范围时,应如何保证人身安全? 答:作业人员需进入高压接地故障范围时,作业人员要穿绝缘靴,实践证明穿绝缘靴是防止跨步电压的一种有效措施。 10、什么是高压电? 答:高压电是指对地电压在250V以上的电力线路。如25KV的接触网线路等。 11、试述低压电的概念? 答:低压电是指对地电压在250V及以下的电力线路。如220V的民用生活电力线路。 12、对触电者进行急救时,急救者必须对自己的哪些部位做好重点防护? 答:对触电者进行急救时,急救者必须做好自身的防护工作,特别是手和脚的防护。 13、在电气化铁路上施工作业,人体及其使用的工具、材料与接触网及其带电部分必须保持的安全距离为多少? 答:在电气化铁路上施工作业,人体及其使用的工具、材料与接触网及其带电部分,在任何情况下必须保持不小于2M的安全距离。 14、在距离接触网及其带电部分不足2M的范围内施工作业时,有何规定? 答:在距离接触网及其带电部分不足2M的范围内施工作业
简析变电设计中无功补偿装置的设计方式 发表时间:2018-02-08T15:52:08.367Z 来源:《防护工程》2017年第29期作者:孙超 [导读] 随着社会经济发展水平的不断提高,电网建设规模逐渐扩大,但是我国的国情决定了变电站分布不均的现实情况。 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北省秦皇岛市 066000 摘要:随着社会经济发展水平的不断提高,电网建设规模逐渐扩大,但是我国的国情决定了变电站分布不均的现实情况。无功补偿装置,能够有效提高电网电能的传送质量,对于减少电网运行过程中的线路损耗问题起到良好的促进作用。在变电设计工作中做好无功补偿装置的设计工作,能够有效维持电网运行的安全性和稳定性,同时在很大程度上还能够促进社会经济的发展,保障人们的生产生活。本文就变电设计中无功补偿装置的设计方式进行分析。 关键词:变电设计;无功补偿装置;设计方式 在经济建设快速发展过程中,电网建设与电网普及覆盖面不断扩大,但是由于我国电网建设起步较晚,易出现供电不良、供电分布不均等现象,这对城市用电造成了一定的影响,而无功传输可以减少电网电压输送损耗,因此为了能够更好的提高电网电能输送量,为居民用电量提供有效保障,加强变电设计中无功补偿装置设计方式研究就显得越发重要。 1 变电设计中进行无功补偿的必要性 电力传输系统中最常见的用电设备有变压器、异步电动机、输电线路等,大部分设备都是属于感性负荷性质的元件,在运行的过程中应该要向这些设备提供相应的无功功率,无功电源主要有发电机、静电电容器、静止补偿器等,无功功率的产生一般不会产生太多的能耗,但是无功功率在传输的过程中会产生电压以及功率的损耗。如果是由发电企业直接向用户提供无功功率,则会导致输电线路以及变压器因为输送大量的无功功率造成能量损耗,对经济效益是一种损耗。因此在电能的传输过程中,为了最大限度地减少无功功率在传输过程中的损耗,提高输电、配电设备的功率,应该要加强无功补偿设备的配置,按照分级补偿和就地平衡的原则进行合理的布局。合理地布置无功功率的补偿容量,改变电力网的无功潮流分布,可以减少电能传输网络中的有功功率的损耗以及电压的损耗。从而对用户端使用的电能的质量进行改进。在进行无功补偿装置的设置过程中,应该要根据电网的电压、系统的稳定性、无功平衡等多方面的要素,对补偿装置的设置地点、补偿装置的容量、种类形式等进行确认。电气的安装过程中,应该要从安装地点的自然环境、各种装置的接线方式、布置形式等方面出发,避免装置引起的操作过电压和谐振过电压对电能产生影响。 2 无功补偿的概念和原理 在供电系统中,所谓的无功补偿是对无功功率补偿的简称,主要功能是提高供电效率,降低输电线路损耗以及供电变压器,提高电网的功率因数,改善供电环境。所以,无功补偿在电力系统中占据着不可缺少的地位。对无功补偿装置进行合理的配置,可以提高供电质量,减少电网损失,假如选择不合适的电网,就可能导致电压不断波动,谐波不断增大等诸多问题。在电网输出的功率中,包括了无功功率和有功功率两部分,无功功率不可以直接消耗电能,把电能转化成另一种形式的能,而这种能是电气设备做功不可缺少的条件,与此同时,它还可以实现和电能的周期性转换;有功功率主要是直接消耗电能,把它转化成其他形式的能,比如化学能、热能等,并且利用这些能做功。 所说的无功补偿的原理指的是,把具有感性功率负荷的装置和具有容性功率负荷的装置在同一个电路上实现并联,使能量可以在两种负荷之间可以相互流通,进而利用容性负荷输出的无功功率,对感性负荷所需要的无功功率进行补偿。从实质方面分析,就是用交流电容器代替原来的变压器或者电网,进而提供相应的无功功率。 3 变电设计中无功补偿装置的设计方式 3.1 调相机设计 在进行变电设计无功补偿装置设计时,调相机设计是以往最常使用的一种设计方式,具体而言,调相机无功补偿设计方式应用过程中,主要是利用了同步调相机这一装置设备,此种装置设备与发电机的原理大致相同,是通过励磁运行作用让电力系统中接收到无功功率,而当欠励磁运行时,电力系统又可以将感性电磁再次传输出去,这样就实现最佳的无功负荷运行效果。因此在进行调相机无功补偿设计时,重要的就是对励磁运行装置进行调节控制,从而实现同步调相机对装置中无功功率电压的吸收或者输出,为电力系统的安全运行提供最大限度的保障。但是值得注意的是,在进行调相机无功补偿设计时,由于同步调相机属于旋转式机械,在运用的过程中有功损耗比较大,因此若是使用的同步调相机容量比较小,易造成成本方面的浪费,因此在电网系统运行需求量不断增加的今天,利用调相机进行无功补偿设计还应不断进行改进。 3.2 电容器设计 电容器设计也是变电设计中无功补偿装置设计的一种常见方式,电容器无功补偿设计,就是在电网中并联电容器,从而实现容性负载提升,这样电网系统在进行容性功率吸收或者输出时,就可以更好的实现线路中感性负荷方面的无功要求,进而实现最佳的无功补偿效果。同时利用电容器进行无功补偿设计,投资费用比较少,并且调试方便,既可以集中式的进行使用,也可以分散性的进行设置,因此此种设计当时的灵活性是比较好的。由于电容器无功补偿设计具有如此多的优势,因此有数据调查显示,在我国已经有90%的电网系统利用电容器设计进行无功补偿。但是在利用电容器进行无功补偿时,必须要保障无功功率与节点电压数值之间呈现一种正比例关系,这样才能减少电力系统之中电压的损耗,若是在进行电容器无功补偿设计时,无法满足这一要求,实际补偿效果也会受到一定的影响,这是现下应用电容器无功补偿设计方式的一大难点,为此还需不断的加强电容器无功补偿设计方式方面的研究。 3.3 无功补偿器(SVC)设计 无功补偿器是第二代无功补偿装置,通常而言是指静止无功补偿器,其应用范围有输电系统的负载无功补偿以及波阻补偿。具有代表性的有晶闸管投切电抗器(TCR)、晶闸管控制电抗器+固定电容器(TCR+FC)、晶闸管投切电容器(TSC)。实现无功补偿的原理就是通过控制晶闸管触发角,来改变接入系统的等效电纳,从而实现调节系统中无功功率的输出的目的。但是该种装置尚存在问题:由于晶管具备班控的特点,一旦被触发导通,则只有等到流经它的电流不超过维持电流之后才能够关断,因此在半个电源周期时间范围内,反并联
随着现代电力电子技术的发展,产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。电力电子装置不仅可以发送而且还可以吸收无功功率,其本身也成为产生无功的功率源。在许多情况下,动态补偿有功功率或在补偿无功的同时也补偿部分有功功率,对改善电能质量会有更好的效果。随着电网中精密电能用户的增多,要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。近年来,为了进一步提高配电电能质量指标,出现了多种动态的改善电能指标的电力电子设备。这些提高电能质量和供电可靠性的技术称为契约电力(custom power)。补偿技术发展的初期,人们已经注意到补偿无功功率和补偿系统参数存在某些相同的效果,有时甚至会产生更适合用户的效果,因此,补偿参数技术在电网中有着重要的应用领域。最常用的是串联电容输电补偿,他对减少电压变动,提高电力系统稳定性起到重要的作用。 本文对电力系统中为提高电能质量所使用的各种补偿技术及动态补偿方式作了概括性的介绍,重点叙述了补偿技术的发展及其技术前景,讨论了正在开展的新的补偿技术以及补偿用能源的合理使用,并表明了对当前电网中应用各种补偿方式的看法和评价。电力电子技术应用于电网和用户后使电网上产生了更多的无功和谐波,而用于滤波的技术实际上与补偿技术是相互联系也是相互影响的,因此,对滤波技术的进展也作了介绍。 1 并联无功补偿 1.1 同步调相机 同步调相机是最早用于电网的无功补偿设备,适合于电网电压调节。但调相机的反应速度较慢,因此对瞬时电压波动效果较差。他以励磁电流调节来改变发出电压,从电压的幅值大小决定无功功率的输出,同步电机的启动和运行需要很大的维护工作量,这是他的弱点。同步调相机运行中转子有惯性,在故障瞬间调相机向系统输出短路电流,增大系统的短路容量。对系统容量偏小而且电网短路电流不够大的电网(如直流输电的受端),同步调相机还是有显著作用的。但是,在一般电网中,由于短路容量往往偏大,甚至于需要采取限流措施,不适合采用同步调相机。目前,除了需要加大短路容量外,作为无功和电压补偿的同步调相机已经被完全淘汰。 1.2 静止无功补偿器(static var compansator,SVC) 平滑动态补偿是指所补充进电网的无功电流,他是按照电网无功需求的变化而变化的。由于无功是与电压直接联系的,所以调节无功在很大程度上是为了系统电压的质量和电压支撑。 静止无功补偿器目前主要有以下2种类型,一种是晶闸管投切电容器
动态无功补偿装置 随着现代电力电子技术的发展,产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。电力电子装置不仅可以发送而且还可以吸收无功功率,其本身也成为产生无功的功率源。在许多情况下,动态补偿有功功率或在补偿无功的同时也补偿部分有功功率,对改善电能质量会有更好的效果。随着电网中精密电能用户的增多,要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。近年来,为了进一步提高配电电能质量指标,出现了多种动态的改善电能指标的电力电子设备。这些提高电能质量和供电可靠性的技术称为契约电力(custom power)。补偿技术发展的初期,人们已经注意到补偿无功功率和补偿系统参数存在某些相同的效果,有时甚至会产生更适合用户的效果,因此,补偿参数技术在电网中有着重要的应用领域。最常用的是串联电容输电补偿,他对减少电压变动,提高电力系统稳定性起到重要的作用。 本文对电力系统中为提高电能质量所使用的各种补偿技术及动态补偿方式作了概括性的介绍,重点叙述了补偿技术的发展及其技术前景,讨论了正在开展的新的补偿技术以及补偿用能源的合理使用,并表明了对当前电网中应用各种补偿方式的看法和评价。电力电子技术应用于电网和用户后使电网上产生了更多的无功和谐波,而用于滤波的技术实际上与补偿技术是相互联系也是相互影响的,因此,对滤波技术的进展也作了介绍。 1并联无功补偿 1.1同步调相机 同步调相机是最早用于电网的无功补偿设备,适合于电网电压调节。但调相机的反应速度较慢,因此对瞬时电压波动效果较差。他以励磁电流调节来改变发出电压,从电压的幅值大小决定无功功率的输出,同步电机的启动和运行需要很大的维护工作量,这是他的弱点。同步调相机运行中转子有惯性,在故障瞬间调相机向系统输出短路电流,增大系统的短路容量。对系统容量偏小而且电网短路电流不够大的电网(如直流输电的受端),同步调相机还是有显著作用的。但是,在一般电网中,由于短路容量往往偏大,甚至于需要采取限流措施,不适合采用同步调相机。目前,除了需要加大短路容量外,作为无功和电压补偿的同步调相机已经被完全淘汰。 1.2静止无功补偿器(static var compansator,SVC) 平滑动态补偿是指所补充进电网的无功电流,他是按照电网无功需求的变化而变化的。由于无功是与电压直接联系的,所以调节无功在很大程度上是为了系统电压的质量和电压支撑。 静止无功补偿器目前主要有以下2种类型,一种是晶闸管投切电容器(TSC),另一种是晶闸管控制电抗器(TCR)。TSC与普通电容器不同之处,在于用晶闸管代替了断路器作电容器组的投切。TCR则连续调节电抗器电流大小,使无功按要求变化,下面分别说明其特点。 1.2.1晶闸管投切电容器(TSC)