摘 要: 在經(jīng)濟以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下,電力在各個領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛,在取得一系列成績的同時,也出現(xiàn)了一些非常明顯的問題,尤其表現(xiàn)在電網(wǎng)功率的輸出方面。本文通過闡釋SVC無功補償裝置的概念及基本原理,分析其構(gòu)成技術(shù)特征和具體應(yīng)用,不斷提高電壓的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞: SVC;無功補償裝置;電網(wǎng);應(yīng)用
一、SVC無功補償裝置的概念及基本原理
1、SVC無功補償裝置的概念
SVC無功補償裝置就是靜止無功補償裝置,簡稱為靜補。這種裝置由電容器及各種電抗元件組成,在與系統(tǒng)并聯(lián)的過程中,供應(yīng)或吸收無功功率。裝置不是由機械活動部件作為其主要組成部分,它可以通過輸出無功功率,在不斷改變的同時,使電力系統(tǒng)的某些參數(shù)維持或者控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。
2、SVC無功補償裝置的工作原理
電網(wǎng)輸出的功率決定了無功補償?shù)脑?。對支路中串?lián)的功率進行控制,使可控硅的觸角維持在一定數(shù)值,使流經(jīng)電抗器支路的電流發(fā)生改變,最終不同大小的無功功率在補償作用下形成。構(gòu)成裝置的主要原件有光電觸發(fā)控制系統(tǒng)、主電抗器系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)和保護原件等,需要注意對觸角的控制和管理。當晶體閥管的觸角在90°— 180°之間時,可以對觸角進行直接控制,這時候,導(dǎo)通角在180°以下;當晶體閥管的觸角等于90°時,補償裝置吸收的無功功率達到最大值,稱為短路功率;當晶體閥管的觸角等于180°時,在可以調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),處于最大值,此時,吸收的無功功率最小,稱為空載功率。對晶體閥管的觸角進行調(diào)節(jié),使主電抗器的電路量不斷發(fā)生改變,在動態(tài)連續(xù)的過程中,主動對無功功率進行有效調(diào)節(jié)。
對TCR型SVC動態(tài)無功功率補償裝置來講,通過加固定濾波電容器組,對晶體閥管進行有效控制,輸出可控范圍內(nèi)的功率進行必要的補償。這種型式裝置輸出的無功功率比較特殊,屬于凈無功功率,將TCR與FC各自輸出的無功功率進行抵消,在補償裝置可以吸收容性無功的范圍內(nèi),對裝置總體的無功功率進行調(diào)節(jié)。在相控原理的支撐下,排除系統(tǒng)中產(chǎn)生的特性諧波,同時對奇次、偶次以及三倍數(shù)的非特征諧波進行控制,此時,并聯(lián)固定電容器組扮演著過濾的角色,對TCR產(chǎn)生的諧波電流以及系統(tǒng)中產(chǎn)生的其他諧波電流進行吸收。具體的補償原理如圖一所示。
二、SVC無功補償裝置的構(gòu)成技術(shù)特征
SVC無功補償裝置主要由閥管電子設(shè)備、開關(guān)柜、濾波電容器組、主電抗器及濾波電抗器、程序控制及繼電保護等五大部分組成,主要技術(shù)特征如下:
(1)平滑調(diào)節(jié)無功功率補償,對負荷變化進行實時跟蹤,無功功率的補償呈動態(tài)連續(xù)變化的特征,使系統(tǒng)功率的因數(shù)不斷增大。
(2)采用光電觸發(fā)技術(shù),對光纖傳輸主電路與控制電路的信號進行監(jiān)測,隔離一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)產(chǎn)生的光電,使觸發(fā)的數(shù)值更加精確。
(3)在設(shè)置保護電路、均壓電路的基礎(chǔ)上,實時監(jiān)測閥控系統(tǒng)對開關(guān)元件的工作狀態(tài)。在設(shè)計高電位緊急觸發(fā)電路的時候,晶體閥管的保護元件宜采用BOD元件,對元件的性能進行最大程度的保護,避免開關(guān)器件受到一定程度的損壞。
(4)在抑制系統(tǒng)諧波的過程中,實行動態(tài)的控制,對電壓畸變的程度進行改善,在設(shè)計主回路的過程中,需要考慮到電動器組對諧波電流的影響,使其穩(wěn)定在一個合理的數(shù)值范圍內(nèi),使設(shè)備在安全可靠的狀態(tài)下健康運行。
(5)聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時,可以忽略交流系統(tǒng)的順序,如果相序出現(xiàn)錯亂,可控硅或者其他器件會出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象,使設(shè)備在運行過程中更易操作,提高設(shè)備的可靠性。
(6)在結(jié)合負載武功和電壓波動的基礎(chǔ)上,進行多級補償,使補償在規(guī)定的動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)一次就位。使補償器的保護措施更加全面,提高自動化程度,當內(nèi)部或者外部出現(xiàn)問題時,能夠自動停止工作狀態(tài)。當一切恢復(fù)正常后,主電路的保護設(shè)備并沒有受到損害,保持在良好的安全性能狀態(tài)內(nèi)。
三、無功補償裝置在電網(wǎng)中的具體應(yīng)用
1、投切開關(guān)
在整個無功補償功率裝置中,投切開關(guān)是最容易損壞的部件,同時,也是最應(yīng)該受到保護的部件。當前,投切開關(guān)分為以下幾種,分別是接觸器式投切開關(guān)、復(fù)合式投切開關(guān)和晶體閥管式投切開關(guān)。在經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下,接觸器式投切開關(guān)和晶體閥管式投切開關(guān)具有很大的局限性,不能滿足人們生產(chǎn)和生活的需求,逐漸被淘汰。目前無功補償功率裝置中,人們使用的主要是復(fù)合式投切開關(guān)。
在無功功率補償裝置中,復(fù)合式投切開關(guān)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中出現(xiàn)的問題進行及時的反應(yīng),在遇到特殊情況時,可以在保護裝置下自動投切。例如:電壓不穩(wěn)定、電流故障、振動搖擺等,投切開關(guān)會及時切斷電源,在空載狀態(tài)下對供電網(wǎng)的系統(tǒng)進行有效保護,及時停電,防止出現(xiàn)嚴重的損壞現(xiàn)象。復(fù)合式投切開關(guān)的損耗較小,能夠節(jié)約電能,在保證自身正常運行的同時,對整個電網(wǎng)系統(tǒng)進行切實有效的保護。
2、無功補償控制器
在一定程度上,無功補償控制器與人腦有很大的相似之處,在整個無功補償功率裝置中,發(fā)揮著強大的指揮功能。電網(wǎng)的供電是一個穩(wěn)定動態(tài)的過程,控制器檢測電網(wǎng)中的電流和電壓,對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行采集和分析,并通過中央處理系統(tǒng)進行有效運算,當?shù)贸鰷蚀_數(shù)據(jù)之后,將最終的數(shù)值反饋在最短時間內(nèi)反饋給投切開關(guān),在開關(guān)張合有序的前提下,使電流和電壓穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值,對電容器組的器件進行最大程度的保護,從而提高電網(wǎng)中無功功率補償裝置的工作效率,實現(xiàn)良好的控制效果。
無功補償?shù)目刂崎_關(guān)具有多種多樣的類型,控制器在電網(wǎng)中具有重要的作用,通過收集、檢測、分析、反饋通信過程中的數(shù)據(jù),對電網(wǎng)的正常運行提供最大保障。在挑選控制器的過程中,需要注意以下幾點:保證控制器的時間處于準確穩(wěn)定狀態(tài);試用過程中的產(chǎn)品,在觀看TV時,對變動情況進行記錄,避免出現(xiàn)差錯;對通信的頻段進行監(jiān)測,保持其處在一個穩(wěn)定值;根據(jù)實際情況設(shè)置投切值,保證數(shù)值的準確;對電網(wǎng)中的電器保護條件進行檢查,縮小限制范圍。如果控制開關(guān)符合以上條件,在無功功率補償裝置的運行過程中,能夠發(fā)揮長久有效的保護作用。
3、補償所用的電容器
在無功補償裝置中,電容器是重要的組成部分,必須使用質(zhì)量良好的電容器,保證無功補償裝置的長期使用和穩(wěn)定運行。電容器與電力系統(tǒng)在固定狀態(tài)下接通以后,通常情況下,運行的過程中,負載是充足穩(wěn)定的,當電壓不穩(wěn)或者出現(xiàn)波動時,載荷會隨著實際情況的變動而不斷發(fā)生改變。在對無功補償電容器進行選擇的時候,需要對以下幾點進行注意:
(1)應(yīng)保證投切開關(guān)的電流與電容器的電流一致,當額定電流出現(xiàn)一定程度的差異時,防止設(shè)備出現(xiàn)損壞,減少不必要的影響,使無功功率裝置在平穩(wěn)狀態(tài)下正常運行。
(2)保證電容器的連接線能夠與額定電流的實際需要相適應(yīng),使投切開關(guān)與電容器正常運行,將意外停電的幾率降到最低值。
(3)保證無功功率裝置與電容器的連接線固定完整,使其能夠牢固連接在一起,對電線進行仔細檢查,防止與其他電線進行粘連,將短路現(xiàn)象的出現(xiàn)控制在最小范圍內(nèi)。在合理保護措施下,延長電容器的使用壽命,使電網(wǎng)的輸電供電維持在一個穩(wěn)定值。
四、無功補償裝置在電網(wǎng)中的作用
將無功功率補償裝置通過合適的方式加入到電網(wǎng)系統(tǒng)中,對電網(wǎng)進行無功率補償,使電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量得到有效改善,電能損耗不斷降低,電力輸出不斷增大。在保證設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)長,減少用戶的電費,解決電力的使用和產(chǎn)出。
1、改善電壓質(zhì)量
在電網(wǎng)系統(tǒng)中,對無功功率補償裝置進行合理的安裝,能夠使電網(wǎng)質(zhì)量得到很大程度的提高,保證電壓處在穩(wěn)定狀態(tài),提高電網(wǎng)線路的嚴密性,使電網(wǎng)在正常狀態(tài)下平穩(wěn)輸電。除此以外,提高電壓質(zhì)量,將供電設(shè)備的使用壽命進行延長,整個供電設(shè)備的質(zhì)量將得到有效提高,使電網(wǎng)供電在可靠、穩(wěn)定、準確狀態(tài)下進行。
2、減少電能損耗
無功功率補償裝置在電網(wǎng)中的有效安裝具有非常關(guān)鍵的作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中,如果有功功率處在恒定狀態(tài),電流與功率因數(shù)呈反比。無功功率補償裝置的成功安裝,明顯提高功率因數(shù),通過減少電流量,將投資成本控制在合理范圍內(nèi),提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。
3、增強變壓器的出力
在電網(wǎng)中安裝無功功率補償裝置,對供電設(shè)備的正常運行具有重要的保護作用,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
第一,在發(fā)電機的運行中,無用功的發(fā)功功率將明顯減少,從而提高有用功,增強設(shè)備的出力;第二,在供電設(shè)備發(fā)功的過程中,有用功是恒定的,在無功功率補償裝置的輔助作用下,供電設(shè)備的無用功率將明顯減少,變壓器的容量明顯壓縮,使運行成本大大降低;第三,變壓器的容量是恒定的,在此基礎(chǔ)上,可以釋放出更多的有功功率。
4、減少用戶的電費
有些地區(qū)的用電量較大,安裝了無功功率補償裝置后,可以將有用功率轉(zhuǎn)化成無功功率,電能的損耗將得到有效的控制,在用電戶大量增加的前提下,降低每戶的用電量,節(jié)約用戶的電費。
五、結(jié)語
無功功率補償裝置在城市電網(wǎng)中的有效安裝,能夠使用戶的用電質(zhì)量得到提高。無功功率補償裝置能夠改善電壓質(zhì)量、減少電能損耗、增強變壓器的出力,在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用,需要對無功功率補償裝置的應(yīng)用進行仔細分析,節(jié)約能源,減少用電成本,實現(xiàn)更大的經(jīng)濟效益。
參考文獻
[1] 丁維星,白國偉,王寬. 高壓無功自動補償?shù)脑O(shè)計與應(yīng)用[J]. 中國科技信息. 2016(13).
[2] 宋佳俊.風電場無功補償設(shè)計研究[J]. 現(xiàn)代建筑電氣. 2016(06).
[3] 付偉,劉天琪,李興源,趙睿.靜止無功補償器運行特性分析和控制方法綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2014(22).
[4] 辛業(yè)春,李國慶,王朝斌. 無功和三相負荷不平衡的序分量法補償控制[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2014(14).
作者簡介:楊彥召 ,男,1982年10月16日,河南.禹州,碩士研究生;研究方向:智能配電設(shè)備及系統(tǒng)集成,工程師。