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10KV電壓供電系統(tǒng)的SVG補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用摘要:本文介紹了靜止無功補(bǔ)償裝置的用途和基本原理,給出一種設(shè)計(jì),采用并聯(lián)電阻使晶閘管閥均壓,采用串聯(lián)電感使其均流。該裝置實(shí)現(xiàn)對無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)脑碇饕歉淖冸娙萜鹘M的投切組數(shù)以及相控電抗器的等效電納。關(guān)鍵詞:10kV電壓;供電系統(tǒng);靜止無功補(bǔ)償裝置眾所周知,電力系統(tǒng)的供電能力和供電質(zhì)量最終是通過配電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的。在所有電壓等級的配電網(wǎng)中,10kV配電網(wǎng)的降損潛力最大,經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通過無功補(bǔ)償來降損升壓是一種投資小回報(bào)高的方案。在我國,無功長期匱乏造成的網(wǎng)損非??捎^,如果采用添加無功補(bǔ)償裝置的方法,可以有效的減少網(wǎng)損,具有很高的實(shí)際價(jià)值,70年代以來,靜止無功補(bǔ)償器在我國輸配電系統(tǒng)中得到了十分廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,為電力系統(tǒng)的節(jié)能做出了巨大的貢獻(xiàn)。1靜止無功補(bǔ)償器(SVG)的用途SVG主要是由電容器和電抗器組成,通過電力電子開關(guān)的通斷來實(shí)現(xiàn)平滑而快速的控制,只要是應(yīng)用在對負(fù)荷的補(bǔ)償和系統(tǒng)的補(bǔ)償兩個(gè)方面。在負(fù)荷補(bǔ)償方面,當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),SVG可以有效抑制由于該原因造成的電壓波動以及閃變,當(dāng)負(fù)荷缺乏無功功率時(shí),SVG也可以對其所缺的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償,從而提高功率因素,使得電網(wǎng)中電能的流動得到優(yōu)化;在系統(tǒng)補(bǔ)償方面,SVG可以很好的維持線路節(jié)點(diǎn)上電壓的穩(wěn)定,有效地抑制波動;在一定程度上加大了線路對有功功率的傳輸容量,保證了電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性;如果電網(wǎng)發(fā)生故障,該裝置也能夠在較短的時(shí)間內(nèi)將電壓穩(wěn)定在恒定值,有效地提高電網(wǎng)的在故障下的靜態(tài)穩(wěn)定性;此外,大容量、較快的響應(yīng)速度、靈活的調(diào)節(jié)方式、較好經(jīng)濟(jì)性的SVG對于電力系統(tǒng)來說更具使用價(jià)值[1]。2靜止無功補(bǔ)償器(SVG)的原理普通常用的SVG是由晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器構(gòu)成,其基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示??梢?,它主要是由TSC、TCR、濾波器、降壓電壓器以及控制部分組成,其基本功能的實(shí)現(xiàn)主要是:根據(jù)需要,通過控制觸發(fā)晶閘管投切或者是加入電容器組,控制電流大小來調(diào)節(jié)無功功率的輸出,從而有效地控制電抗器和電網(wǎng)電接點(diǎn)的電壓。本文設(shè)計(jì)了一種靜止無功補(bǔ)償器,主要針對負(fù)荷補(bǔ)償,下面給出具體介紹[2]。rh7■Jrtm圖1rh7■Jrtm3三相不平衡負(fù)荷下的補(bǔ)償原理圖2給出了該三相不平衡的負(fù)載,它主要是由三相對稱的電壓供電,如果是中性點(diǎn)不接地的星形連接負(fù)荷,可通過Y△變換表示成三角形連接,該負(fù)荷主要是由1臺SVC進(jìn)行補(bǔ)償。
圖2三相對稱電壓對三相不對稱負(fù)載三相相電壓和線電壓可表示為:UA=UUab(1-a2)UU圖2三相對稱電壓對三相不對稱負(fù)載三相相電壓和線電壓可表示為:UA=UUab(1-a2)UUB=a2UUbc(a2-a)U、U(:二aU.UCA.l(a—1)U(1)可以將各相的線電流表示成:其中:a=e】120°=-1+J22(2)選擇A相位基準(zhǔn)相,可以得到線電流與其對稱分量之間的關(guān)系為:(3)由以上兩個(gè)式子式可以求得A相負(fù)載對稱分量,三角形連接的無功補(bǔ)償裝置的A相線電流對稱分量。在系統(tǒng)中加入靜止無功補(bǔ)償裝置,使線電流的負(fù)序分量為0,則可以使三相負(fù)載達(dá)到平衡,即式(4),補(bǔ)償后可將系統(tǒng)功率因素提高為1,此時(shí),需要保證正序電流的虛部為0,也即是式(5)?!緼2⑴+IA2(r)=0(4)Im[IA1(l)+IA1(r)]=0⑸由以上3個(gè)式子,可以解出無功補(bǔ)償裝置的三相電納分別為:1a1a-a21A(])B?C=-擊Imaa2-11l!(D.b!;a■a21-a■1(:(1)■(6)4設(shè)計(jì)主電路圖3給出了SVG的示意圖。在主電路中,靜止無功補(bǔ)償器的兩個(gè)組成部分都采用的是三角形連接方式,采用這種連接具有很多優(yōu)點(diǎn),比如:線電流中不會產(chǎn)生零序分量;可以有效地抵消3N次的電壓諧波;由于元器件的結(jié)緣水平和電網(wǎng)的額定電壓等級相同,可以直接取相應(yīng)的線電壓。電路中晶閘管閥的接線方式有兩種,分別是:與大功率二極管反并聯(lián)以及反并聯(lián)。由于采用前種接線方式時(shí),晶閘管以及二極管上要承受的最大電壓是兩倍的線電壓峰值。采用后種接線方式時(shí),由于電容器是在電壓過0點(diǎn)時(shí)才投入的,此時(shí)晶閘管閥承受的最高電壓僅僅就是線電壓的峰值,這樣就可以大大減少串聯(lián)晶閘管閥的個(gè)數(shù),有效地降低了成本,因此,本文采用后種接線方式。圖3SVG示意圖5晶閘管閥的均流和均壓問題5.1晶閘管閥的均流在無功補(bǔ)償裝置中,一般采用多個(gè)晶閘管并聯(lián)的方法來承擔(dān)大電流,以此來滿足單組電容器容量的要求,元件的不同特性造成了即使是具有相同的端電壓,流過元件的電流也會有差異,影響均流的效果,如圖4所示,如果采用串聯(lián)電感的方法來均流,則要求電感的電抗值要晶閘管的內(nèi)阻大多的,這樣才能有效地減小每個(gè)支路電流的差異,才會達(dá)到很好的均流效果。VTS圖4晶閘管的均流電路5.2晶閘管閥的均壓上圖5給出了晶閘管的均壓電路,同理,要讓晶閘管承受較高的電壓,也需要將多個(gè)晶閘管串聯(lián),因?yàn)閱蝹€(gè)晶閘管承受的電壓較低,在串聯(lián)過程中,同樣會出現(xiàn)電壓不均勻的現(xiàn)在,也是因?yàn)楦鱾€(gè)元件特性的差異造成的,該原因會造成在使用時(shí)晶閘管電壓分布不均勻,解決辦法是加裝均壓裝置,以此來限制不均勻的程度。圖5中的R1的主要作用是穩(wěn)態(tài)均壓,如果沒有這幾個(gè)電阻,晶閘管元件上的電壓降將與漏電流成反比,就會造成各個(gè)晶閘管上承受的電壓各不相等。在選擇阻值上,R1的阻值要小于任何一個(gè)串聯(lián)器件阻斷時(shí)的正反向電阻。此外,由于各個(gè)晶閘管自身的原因,比如:動態(tài)參數(shù)不一致,開通和關(guān)斷的時(shí)間不相同等等,就會造成各個(gè)晶閘管所承受的電壓先后不均。電容C上串聯(lián)有電阻R2的原因是防止在晶閘管導(dǎo)通時(shí)電容放電產(chǎn)生過大的di/dt,圖5晶閘管的均壓電路6結(jié)束語隨著電力電子技術(shù)迅速的發(fā)展,電力部門對無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用越來越迫切,要求也越來越高,特別是希望無功
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