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無(wú)功補(bǔ)償方案概述(同步調(diào)相機(jī)、電容器、SVC和SVG)

 卡布卡讓 2016-11-17

人們對(duì)有功功率的理解非常容易,而要深刻理解無(wú)功功率卻不是那么容易的事情。在正弦電路中,無(wú)功功率的概念是清楚的,而在含有諧波時(shí),至今尚無(wú)獲得公認(rèn)的無(wú)功功率定義。但是,對(duì)于無(wú)功功率這一概念的重要性,對(duì)無(wú)功補(bǔ)償重要性的認(rèn)識(shí),卻是一致的。

無(wú)功功率對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)載的運(yùn)行都是非常重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的。因此,粗略的說(shuō),為了輸送有功功率,就要求送電端和受電端的電壓有一定的相位差,這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn);而為了輸送無(wú)功功率,則要求兩端電壓有一定幅值差,這是能在很窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗無(wú)功功率,大多數(shù)負(fù)載也需要消耗無(wú)功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無(wú)功功率必須從電網(wǎng)中某個(gè)地方獲得。顯然,這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送是不合理的,通常也是不可能的。合理的應(yīng)用應(yīng)是在需要消耗無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(diǎn):
提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù),降低設(shè)備容量,減少功率損耗。
穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓、提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電線中合適的地方設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高輸電能力。
在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合,通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償可以平衡三相的有功及無(wú)功負(fù)載。

同步調(diào)相機(jī)
早期無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表是同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)不僅能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率,對(duì)變化的無(wú)功功率也能進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。至今在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域中,這種裝置還在使用,而且隨著控制技術(shù)的進(jìn)步,其控制性能還有所改善。

并聯(lián)電容器
并聯(lián)電容器的成本較低。把并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)比較,在調(diào)節(jié)效果相近的條件下,前者的費(fèi)用要節(jié)省得多。因此電容器的迅速發(fā)展幾乎取代了輸電系統(tǒng)中的同步調(diào)相機(jī)。但是,和同步調(diào)相機(jī)相比,電容器只能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率,在系統(tǒng)中有諧波時(shí),還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振,使諧波放大,電容器因此而燒毀的事故也時(shí)有發(fā)生。

靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC
靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)獲得很大的發(fā)展,已被廣泛用于輸電系統(tǒng)波阻抗補(bǔ)償及長(zhǎng)距離輸電的分段補(bǔ)償,也大量用于負(fù)載無(wú)功補(bǔ)償。其典型代表是晶閘管控制電抗器 固定電容器(TCR FC)。晶閘管投切電容器(TSC)也獲得了廣泛的應(yīng)用。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的重要特性是它能連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率。這種連續(xù)調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié)TCR中晶閘管的出發(fā)延遲角α得以實(shí)現(xiàn)的。TSC只能分組投切,不能連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率,它只有與TCR配合使用,才能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償裝置整體無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。由于具有連續(xù)調(diào)節(jié)的性能,且響應(yīng)迅速,因此SVC可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,使得補(bǔ)償點(diǎn)的電壓接近維持不變。因TCR裝置采用相控原理,在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功功率的同時(shí),也產(chǎn)生大量的諧波,所以,固定電容器通常和電抗器串聯(lián)構(gòu)成諧波濾波器,以濾除TCR中的諧波。

靜止無(wú)功發(fā)生器
比SVC更為先進(jìn)的現(xiàn)代補(bǔ)償裝置是靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG),SVG也是一種電力電子裝置。其最基本的是三相橋式電壓型或電流型變流電路,目前主要使用的是電壓型。SVG和SVC不同,SVC需要大容量的電抗器、電容器等儲(chǔ)能元件,而SVG在其直流側(cè)只需要小容量的電容器維持電容性,也可使其吸收無(wú)功功率,呈電感性。采用PWM控制,即可使其輸入電流接近正弦波。無(wú)功補(bǔ)償方案概述(同步調(diào)相機(jī)、電容器、SVC和SVG)



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