靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別
靜止無(wú)功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成,由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速,而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié),以滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰瑫r(shí)還能做到分相補(bǔ)償;對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性;但由于晶閘管控制對(duì)電抗器的投切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波,為此需加裝專門的濾波器。
另外,靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)、冶金、電氣化鐵路,煤炭等工業(yè)領(lǐng)域的客觀需求也很大。在目前情況下,靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)對(duì)于解決各種負(fù)載所產(chǎn)生的無(wú)功沖擊是很有效的。使電網(wǎng)電壓波動(dòng)明顯改善,功率因數(shù)明顯提高,是一種技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益顯著的新型節(jié)能裝置。晶閘管變流裝置和控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能。采集母線的無(wú)功電流值和電壓值,合成無(wú)功值,和所設(shè)定的恒無(wú)功值進(jìn)行比較,計(jì)算得到的觸發(fā)角大小。通過(guò)晶閘管觸發(fā)裝置,使晶閘管流過(guò)所需要的電流。
1、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償
靜止同步補(bǔ)償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)應(yīng)用了新一代的電力電子器件(如門極可關(guān)斷晶閘管(GateTurn-off Thyristor,GTO)、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、集成門極換相型晶閘管
(IntegratedGate Commutated Thyristor,IGCT)和現(xiàn)代控制技術(shù)(如逆系統(tǒng)、直接反饋線性化等), 具有補(bǔ)償系統(tǒng)感性和容性無(wú)功、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等多重功能。STATCOM自問(wèn)世以來(lái), 就引起各國(guó)電力科研和工業(yè)界的廣泛重視, 得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用, 它是目前用于電力系統(tǒng)中性能最好的無(wú)功補(bǔ)償裝置,是柔性交流輸電系統(tǒng)的核心。
STATCOM在電力系統(tǒng)中的作用是進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,維持連接點(diǎn)的電壓為給定值,提高系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性,改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。STATCOM是基于瞬時(shí)無(wú)功功率的概念和補(bǔ)償原理,采用全控型開關(guān)器件組成自換相逆變器,輔之以小容量?jī)?chǔ)能元件構(gòu)成無(wú)功補(bǔ)償裝置。與現(xiàn)有的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)相比,具有調(diào)節(jié)速度更快、運(yùn)行范圍更寬、吸收無(wú)功連續(xù)、諧波電流小、損耗低、所用電抗器和電容器容量及安裝面積大為降低等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的補(bǔ)償諧波和無(wú)功電流的另一種方法是裝設(shè)無(wú)源濾波器,通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯(lián)組合而成,該方法既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無(wú)功功率。目前我國(guó)常用的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備仍為機(jī)械式并聯(lián)電抗器、投切電容器,這些靜止型調(diào)壓手段,因調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢,很難滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式快速變化時(shí)的需求。
另一種調(diào)壓裝置SVC,響應(yīng)速度很快,但由于呈恒阻抗特性,使得在電壓低時(shí),無(wú)法提供所需的無(wú)功支持,因此應(yīng)付突發(fā)事件的能力較弱,并且為了抑制諧波,必須裝設(shè)濾波器,占地面積較大,此外,過(guò)多的SVC裝置容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。相比之下,新型無(wú)功補(bǔ)償裝置STATCOM則是較為有效的調(diào)壓手段,它的無(wú)功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定,在電壓低時(shí)仍能提供較強(qiáng)的無(wú)功支撐,并且可從感性到容性全范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。
2、無(wú)功補(bǔ)償原理:
電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分:一是有功功率;二是無(wú)功功率。直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率,不消耗電能,只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無(wú)功功率,如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能,電容器建立電場(chǎng)所占的電能.電流在電感元件中作功時(shí),電流滯后于電壓90°。而電流在電容元件中作功時(shí),電流超前電壓90°。在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,就能達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?
配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理裝置研發(fā)成功,并投入批量生產(chǎn),可帶來(lái)較大的社會(huì)效益,目前我國(guó)配電網(wǎng)中普遍存在著無(wú)功補(bǔ)償不足、布置不合理的情況,存在著城鄉(xiāng)電網(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)電容器容量倒置現(xiàn)象。10KV電壓等級(jí)以上的配電電網(wǎng)用戶無(wú)功需求量很大,有效合理的使用無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理裝置,對(duì)配電網(wǎng)中的無(wú)功和諧波進(jìn)行補(bǔ)償,不僅可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的,還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。
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