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大理大風(fēng)壩風(fēng)電場無功補償裝置選型及應(yīng)用

2012-08-24 來源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):1187

  設(shè)備由TCR 和FC 兩部分組成,F(xiàn)C 向系統(tǒng)提供固定的容性無功并濾除高壓母線上的各次諧波;TCR 為晶閘管串聯(lián)電抗器裝置,由控制系統(tǒng)實時跟蹤負(fù)荷變化來改變晶閘管觸發(fā)角,從而向系統(tǒng)提供實時可變的感性無功。容性無功和感性無功的相位相反,二者相加將改變無功變化量,從而達(dá)到抑制電壓波動、提高功率因數(shù)等作用。FC 是直掛于高壓母線下多組固定不變的濾波器,其濾波阻抗曲線固定不變,能將負(fù)荷變化過程產(chǎn)生變化的諧波有效濾除,達(dá)到國標(biāo)要求;TCR 快速跟蹤負(fù)荷變化(響應(yīng)時間小于10ms)。TCR–SVC 的特點表現(xiàn)在以下幾方面:
  響應(yīng)速度快,響應(yīng)時間小于10ms,且為平滑調(diào)節(jié),足以滿足負(fù)荷動態(tài)無功補償快速、精確的要求。
  TCR+FC 型SVC 設(shè)備,通過FC 部分設(shè)置與電網(wǎng)特征諧波相同的濾波器對諧波進(jìn)行濾除。
  將不對稱的電流進(jìn)行分解,可以得到正序和負(fù)序電流,其中負(fù)序電流將使電力系統(tǒng)中以負(fù)序電流為起動元件的許多保護(hù)及自動裝置產(chǎn)生誤動作。由于負(fù)序及正序的相序相反,注入旋轉(zhuǎn)電機(jī)后產(chǎn)生附加電動力,引起振動及附加損耗。SVC 設(shè)備采用STEINMETZ 理論,可以有效地治理三相不平衡問題,減小不平衡度。當(dāng)不平衡負(fù)荷中每相間負(fù)荷既有有功Pab、Pbc、Pca,又有無功Qab、Qbc、Qca 時,相間無功可用角接補償網(wǎng)絡(luò)來補償,不平衡有功可以用另外兩個相間電納來平衡。補償后的電路中,電流是完全平衡的,且功率因數(shù)為1。
  SVC 設(shè)備直接安裝在高壓側(cè),工作電流小。經(jīng)統(tǒng)計,TCR型SVC 設(shè)備的平均損耗為設(shè)備補償容量的0.2%–0.3%。
  TCR+FC 型SVC 通過調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角來改變TCR 的無功輸出, TCR 觸發(fā)精度可以小于0.1 電角度,可以得到線性平滑的無功輸出。
  TCR–SVC 電感平衡部分的結(jié)構(gòu)一般是由可控硅、平衡電抗器、控制設(shè)備及相應(yīng)的輔助設(shè)備組成,晶閘管要長期運行在高電壓和大電流工況下,容易被擊穿。晶閘管發(fā)熱量大,一般情況采用純水冷卻,除了要有一套水處理裝置可靠的水源而外,還需配有監(jiān)護(hù)維修人員。由于調(diào)整主電抗電感量只能靠控制可控硅器件的導(dǎo)通角,關(guān)閉則需靠交流電的過零特性,所以必然會產(chǎn)生不同程度的諧波電壓污染電網(wǎng)。需要較大的設(shè)備安裝和運行工作位置,即占地面積很大。
  (2) TSC–SVC 裝置
  實際上,由斷路器(電磁型交流接觸器)操作的電容器和電抗器在電網(wǎng)中正在大量使用,可以說這種補償技術(shù)是靜態(tài)的,因為它不能及時響應(yīng)無功功率的波動。這種裝置以電磁型交流接觸器為投切開關(guān),由于受電容器承受涌流能力、放電時間及電容器分級以及接觸器操作頻率、使用壽命等因素制約,因而無法避免以下不足:
  補償是有級的、定時的,因而補償精度差,跟隨性不強(qiáng),不能適應(yīng)負(fù)荷變化快的場合;受交流接觸器操作頻率及壽命的限制,靜態(tài)補償裝置一般均設(shè)有投切延時功能,其延時時間一般為30s。對一般穩(wěn)定負(fù)荷,即負(fù)荷變化周期大于30s 的負(fù)荷,這類補償裝置是有效的,但對一些變化較快的負(fù)荷,如電梯、起重、電焊等,這類補償裝置就無法進(jìn)行跟蹤補償。
  不能做到無涌流投入電容器,對于接觸器加電抗器方案,增加損耗較大,對于容性接觸器方案,事故率較大,對金屬化電容器的使用壽命影響很大;目前,低壓電力電容器以金屬化自愈式電容器為主,這種電容器的引線噴金屬端面對涌流承受能力有限,因此,涌流的大小及次數(shù)是影響電容器使用壽命的主要因素。
  運行噪聲較大。 由于控制部分的負(fù)載是接觸器的線圈,在投切過程中,造成火花干擾,影響補償裝置的可靠性和使用壽命。
  針對上述問題,基于智能控制策略的TSC 補償裝置正在引起關(guān)注。事實上,如果能夠進(jìn)行動態(tài)無功功率補償則能夠克服以上不足。
  (3) MCR–SVC 裝置
  MCR–SVC 裝置的技術(shù)優(yōu)勢有這樣幾點:
  • 磁控電抗器不需要外接直流勵磁電源,完全由電抗器的內(nèi)部繞組來實現(xiàn)自動控制;
  • 通過控制可控硅的控制角進(jìn)行自動控制,可實現(xiàn)連續(xù)可調(diào),并且從最小容量到最大容量的過渡時間很短,因此可以真正實現(xiàn)柔性補償;
  • 控制元件為低壓晶閘管,其端電壓僅為系統(tǒng)電壓的1% –2%,無需傳并聯(lián),運行時不需要承受高電壓、大電流,安全可靠,發(fā)熱量很小,自然冷卻即可,無需輔助冷卻設(shè)備;
  • 可控硅動作,整流控制產(chǎn)生的諧波不流入外交流系統(tǒng)。
  即使可控硅或二極管損壞,磁控電抗器也僅相當(dāng)于一臺空載變壓器,不影響系統(tǒng)其他裝置的運行;

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