在电网对用户输电的过程中,电网要供给负载的电功率有两种——有功功率和无功功率。有功功率(P)是指保持设备运转所需要的电功率,也就是将电能转化为其它形式的能量(机械能、光能、热能等)的电功率;而无功功率(Q)是在电源与负荷之间来回交换的电功率,由电感性和电容性阻抗产生的[1]。9537
在工业和生活用电负载中,大部分属于感性负载,如异步电机、变压器、工业用电弧炉、荧光灯等,这些设备在运行过程中需要进行无功补偿。无功补偿的作用是:提高电力系统及负载的功率因数,降低设备容量;稳定电网的电压,提高供电质量;平衡三相有功及无功负载,这是由于无功补偿装置可以补偿掉负序电流分量,同时通过合理的绕组接线使零序电流无法流通,就可使三相负荷平衡。无功补偿的基本原理是把具有容性设备与感性负载相并联,能量在这两种负荷间转换,以减少电网中的无功功率。
根据国家有关规定,高压用户的功率因数应达 到0.9以上,低压用户的功率因数应达到0.85以上[2]。
2无功功率补偿对电网的意义
无功功率对供电系统和负荷都是十分重要的。电网中感性负载吸收大量无功功率与谐波的存在对电力系统运行以及电力设备等产生极大的负面影响。无功功率补偿是用电企业提高功率因数和节能降耗的有效手段。其中,合理选择无功功率补偿容量和抑制电容器对谐波的放大作用尤为关键[3]。其中无功功率的补偿问题涉及电力电子、电力系统、自动化控制技术、电工理论等多个领域。近年来,由于电力电子技术的飞速发展,电力电子装置也广泛应用到各工业企业中,电子器件应用于电路中会导致电流发生畸变,这样电网就不得不提供一部分无功电流,而现有用户本身感性居多,这样一来,电网的功率因数很低,造成电网供电质量下降,也给电网带来了额外的负担。传统的无功补偿装置在检测电流、电压、无功功率及功率因数等参数时都是应用各个分力器件来实现的,还需要有相应的转换变送装置,使系统的成本提高,而且造成系统的精度下降,文护困难[4]。
3无功补偿措施
调相机是传统的动态无功补偿设备,相当于空载运行的同步电动机[5]。在过励运行时,它向系统提供感性无功功率起到无功电源的作用;在欠励运行时,从系统中吸取感性无功功率起无功负荷的作用[5]。因为机械旋转设备的存在,导致文护费用高昂、噪声大、响应速度慢等缺陷,目前已逐渐退出动态无功补偿领域。
近年来采用较多的动态无功补偿措施是静止无功补偿器(SVC),它采用了晶闸管器件,无需旋转设备。由静电电容器和电抗器并联组成,电容器可发出无功功率,电抗器可吸收无功功率[5],两者结合起来,在配以适当的调节装置,使SVC对功率因数校正起到很好的作用[6],能够解决倒送无功的问题[5]。与同步调相机相比较,运行文护简单,功率损耗较小,响应时间较短,对于冲击负荷具有较强的适应性。但由于SVC本身是一个大的谐波发生源,因此必须与多个滤波器配合使用[6]。响应速度慢和谐波含量高是SVC的最大缺陷.且即使增大SVC的容量也无法克服这些问题。
为了很好的解决由于静止无功补偿器产生谐波的问题,现在市场很多开始采用STATCOM。STATCOM比SVC的优势:1)响应迅速,迅速补偿无功,可以削弱负荷功率冲击,保护电气设备。2)抑制电压波和电压闪变的能力倍增,这也利于STATCOM的快速响应。3)产生的谐波少,使负荷谐波对电网的影响较小4)即使母线电压过低也不会影响STATCOM提供的无功电流,比SVC的运行范围宽5)STATCOM无需大容量的电容器和各次滤波器,避免了电容器烧毁,熔断器群爆等严重事故的发生,保证了可靠地长期在线运行,使其比SVC的可靠性高6)大容量电抗器是引起SVC功耗和噪声的主要因素,STATCOM无需大容量电抗器,导致STATCOM比SVC的功耗低,噪声小。
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