高压大容量有源滤波及无功补偿-行业动态-保定市北电电气科技有限公司
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高压大容量有源滤波及无功补偿

 发布时间:2019-03-25

跟着电力电子技能的开展,电力电子设备的容量不断增大,其运用领域不断扩展,运用的数量也在敏捷上升,给电网带来越来越严峻的电能质量问题。其中冲击性、动摇性负荷,例如电弧炉、大型轧钢机以及电力机车等在运转中不只会发作很多的高次谐波,而且还会发作电压动摇、闪变以及三相不平衡等电能质量问题。另一方面,跟着各种复杂的、精细的和对电能质量灵敏的用电设备不断增多,对电能质量的要求也越来越高。因而改进电能质量关于电网和用电设备的安全以及经济运转具有重要的意义,这也是建设我国坚强智能电网必需求点重视的问题之一。 

  电网中的谐波不只损害电网自身而且损害其周边设备。谐波一方面使电能的生产、传输和运用的功率下降;另一方面使电气设备过热、发作振荡和噪声,并使绝缘老化、运用寿命下降,甚至发作故障或烧毁。一起谐波还会使电力体系局部呈现并联谐振或串联谐振,使谐波含量扩大,构成电容器等设备烧毁。谐波还会引起电力维护设备和主动设备误动作、电能计量呈现紊乱等,对仪器仪表、通讯设备和电子设备等也会发作不同程度的影响,发作的经济损失和社会影响更是无法估量。现在许多国家及国际组织都拟定了谐波规范,1994年国内也拟定了相应的规范,即GB/T14549—93 电能质量共用电网谐波))。因而进行电网的谐波管理既是电网安全和经济运转的客观需求,也是国家规范的规范要求。关于谐波按捺设备,无源电力滤波器(Passive Power Filter,PPF)因其结构简单和本钱低,并对特定次谐波有杰出的滤波作用,仍在广泛运用。可是其滤波作用受电网阻抗和自身参数影响较大,易与电网阻抗发作串并联谐振而引起事端,如电容器烧毁、过电压、过电流以及主开关频繁跳闸,影响供电的安全。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)以及无源和有源结合运用的混合型有源电力滤波器(HybridActivePower 

  Filter,HAPF)因其补偿谐波性能优越、受电网阻抗影响小,正越来越取得重视和运用。 

  H桥级联式多电平逆变器,也称为链式多电平逆变器,是现在工业运用较为成熟的一种拓扑结构,常用于高压大容量的沟通传动体系和停止补偿器(Static Compensator,STATCOM)无功补偿设备。1999年,阿尔斯通公司研发的75 Mvar链式STATcOM 选用三角形连接,并在英国EastClaydon变电站投入运转,标志着链式结构多电平逆变器技能进入实用化阶段,设备的牢靠性很高,该设备可用率高达98%。2006年,在上海西郊变电站±50 Mvar链式多电平逆变器STATCOM并网试运转。北京利德华福电气技能公司也将该链式多电平逆变器用于高压大功率风机、水泵的沟通传动中去,2005年产值超越2亿元,成为高压变频职业的佼佼者。若将这种主电路拓扑结构运用于APF,构成级联式APF,能够明显进步APF对高压大容量非线性负载的谐波补偿才能,具有广阔的运用远景。 

  现在,在日本、美国以及欧洲等区域,低压中小功率的APF已在工业和民用设备上得到了广泛运用,其单机设备的容量逐步地进步,而且其谐波补偿的次数也在逐步进步,可高达25次谐波。中压大容量的APF,也已有了详细的运用,如在日本新干线供电体系谐波管理中,APF的容量已达到48MVA。我国在APF的运用研讨方面,与发达国家比较尚存在着距离。厂矿企业广泛运用的大容量非线性电力电子设备和大容量冲击性负载,不只向中压电网注入了很多谐波,而且吸收很多的无功功率。因而在输配电工程中,往往要求一起按捺谐波和补偿无功功率。解决兼有无功功率补偿和谐波按捺功用的中压大容量工业装备在实际运用中的关键问题,符合国家对输配电电力电子节能严峻技能的需求(见图1)。 

  二、SVC构成 

  停止型无功补偿设备首要由TCR晶闸管操控电抗器和TSC晶闸管投切电容器组成,首要功用用于保持体系电压安稳、补偿负荷无功功率、进步体系功率因数、减少体系损耗等。 

  SVC首要由晶闸管阀组、相控电抗器、固定电容滤波器(FC)、数字操控体系及阀组状态监测维护设备等,如图1所示。 

  SVC具有以下几个特征: 

  (1)基于Steinmets原理完成分相调理,消除三相不平衡; 

  (2)运用瞬时无功理论, 动态呼应快,操控精度高; 

  (3)选用DSP+FPGA的全数字操控与监控体系,安全牢靠; 

  (4)触发体系选用先进的光电触发方式,抗干扰才能强; 

  (5)主电路取能,体系简单牢靠; 

  (6)晶闸管阀组反应实时状态信号,完成实时维护; 

  (7)晶闸管选用强制触发维护(BOD); 

  (8)冷却体系选用型材风冷方式,运转牢靠。 

  三、APF构成 

  高压APF首要选用级联式结构,经过由IGBT组成的单相全桥逆变器级联而成,级联的单元个数依据电网电压等级和单元直流侧电压值来共同确定。其原理如图2所示。 

  见图3,10kV的APF每相10个单元进行级联,三相之间Y型连接经由电抗器直接接入10kV电网体系,操控体系首要完成检测、维护和驱动等功用。 

  10kV级联APF柜架选用上下分层摆放,整个柜内空问前后分隔,中间运用绝缘材料密闭,留出每个单元的散热器出风口,在柜体后半部分空间构成风道, 由离心式风机集中排风,柜体前后构成气压差,构成了各单元的散热器的独立风道完成散热。 

  四 APF与SVC联合运转的开展 

  (1)能与SVC联合运转的中压大容量MVA级级联式APF工业设备,是一种新式柔性输配电技能,适用于6~35kV电压等级的输配电网,容量从数MVA到数十MVA不等,可直接用于中压电网大容量谐波管理,而且能够与大容量、本钱较低的SVC联合运用,共同改进电网的供电质量。一起可增强体系安稳性,按捺电压动摇和闪变,改进体系不平衡,滤除高次谐波,进步功率因数,节能降耗。与其他补偿设备比较,具有功率高、呼应快、占地省、易扩展和本钱低等长处。该体系可用于电力、冶金、电气化铁路、有色金属、石油、煤炭等职业中的输配电体系节能和电能质量操控工程,具有广泛的运用远景,将会发作杰出的经济和社会效益。 

  (2)从体系的视点对装有APF与SVC多输入多输出体系进行操控器参数和谐设计和优化,消除或削弱两种设备的交互作用,达到两种设备和谐操控。经过该内容的研讨,关于接入电力体系的SVG、STATCOM 等FACTS多种设备的操控器参数和谐设计和安全牢靠安稳运转具有理论意义和学习价值。 

  (3)在电网电压反常情况下,从SPLL技能出发,找出能实时检测出电网电压相位的办法。一起在电网电压不平衡时,从能量的视点找出保证悬浮电容电压均衡的操控形式,进而为APF设备在反常工况下继续安稳运转供给统一解决方案。接入电力体系的SVG、STATCOM 等FACTS设备同样会面对电网的反常工况,经过对反常工况下操控战略和操控形式的研讨,能够拓展FACTS设备的安全运转区,进步设备的继续安稳运转和生存才能,最大程度发挥设备的功效。 

  五 APF-5SVC联合运转的运用 

  跟着电力电子器件以及非线性用电设备的广泛运用, 中压电网的电能质量状况也越来越差,中压大容量APF与SVC联合运转体系正是基于这一问题而提出来归纳解决方案。 

  (1)钢铁、冶金职业 

  沟通、直流电弧炉,容量很大,其带来的负荷冲击、谐波、电压闪变和动摇以及不平衡不可避免地构成电能质量下降,对配电网和其它电力用户以及冶金企业自身而言,都有不良的影响。关于此类电能质量问题,能够选用该体系进行归纳管理,能够减少电弧炉对电网体系的冲击;能够安稳电弧炉锻炼期间的母线电压,减少断弧现象,进步锻炼功率,吨钢耗电量将大大下降;该体系还可使电网的功率因数保持在0.95以上, 一起按捺谐波、电压闪变等。 

  (2)轧钢设备 

  轧钢设备一起具有大型电动机群(直流电动机、异步电动机、同步电动机)和大功率电力电子设备,其电流冲击大,谐波大,无功耗费大,功率因数低,配网损耗太大。电动机群发动时,会需求额定的很多无功,或许构成供电电网的电压下跌,严峻的或许构成电压安稳事端。沟通电动机存在磁饱满现象,在发动和运转期间会发作特征谐波;直流电动机的整流环节也会发作严峻的谐波污染等。 

  (3)轿车制造职业 

  轿车制造职业因为选用很多电焊机和沟通电机,发作了严峻的谐波污染,并需求很多的无功,或许构成供电电网的电压下跌,严峻的或许构成电压安稳事端。很多谐波和无功也会导致很多的能量损耗,直接损害设备的运转安稳性和运用寿命。 

  (4)轨道交通 

  轨道交通因为选用整流负荷和大功率沟通电机, 发作了严峻的谐波污染,并需求很多的无功, 或许构成供电电网的电压下跌, 严峻的或许构成电压安稳事端。与上述(2)、(3)类似, 因为负荷投切频繁,会对供电电网构成间歇性的冲击,构成电压重复动摇;沟通电动机存在磁饱满现象,在发动和运转期间会发作特征谐波;直流电动机的整流环节也会发作严峻的谐波污染等,并导致很多的能量损耗,直接损害设备的运转安稳性。关于上述电能质量问题,能够选用该体系进行归纳管理。 

  多级H桥串联的主电路拓扑结构运用于APF,能够进步APF的电压等级和输出容量,然后进步对中压大容量非线性负载的谐波补偿才能。

保定市北电电气科技有限公司从事电力系统研发、生产、和销售。主要产品有无功补偿设备,无功补偿模块,高低压无功补偿,谐波治理设备,滤波补偿装置,柱上无功补偿等。是专业的智能无功补偿厂家,想要订购10kv无功补偿或者中频炉谐波治理的,价格优惠,欢迎来电咨询。