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)償裝置可以實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)損耗,保證電網(wǎng)安全運行。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,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,但它的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價較高。

通過以上三點可以看出,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,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、專用電能計量芯片與微控制器的組介。其優(yōu)缺點下面將進(jìn)行介紹。

1)8051單片機(jī);優(yōu)點是具有多種功能且比較實用,具有較高性價比。缺點是當(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。缺點是借口少,在擴(kuò)展方面不具備優(yōu)勢。三、專用電能計量芯片與微控制器的組介;優(yōu)點是具有較快的反應(yīng)速度,具有較高的采樣計算速度,使軟硬件的設(shè)計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

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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