大厦配电系统中由于大量单相非线性负荷的使用,谐波分量均以3次为主,从而造成系统零线电流 过大。3 次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器,会在其绕组中形成环流,使绕组过热;对全星形连接的变压器,当绕组中性点按地,而 该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时,可能形成3 次谐波谐振,使变压器附加损耗增加;同时零线电流过大会在零 线小于相线承载能力的系统中突出表现为零线过热,损耗增加,当超过系统零线承载能力时,由于未设置零线保护断路器,将对系统造成更 大的危害及损失。

无功动态补偿原理图

3.由谐波造成的损耗较大,浪费大量电能,造成损失;3.1 降低电流的功率因数,无用功比例增加;3.2 谐波无功自身损耗浪费大量电能;3.3 电气系统故障频发,各类用电设备老化严重、更新加速,耗费大量人力物力。

2. 主动治理,既从谐波源本身出发,是谐波源产生谐波或降低谐波源产生 的谐波。治理的方式有:增加变流装置的相数或脉冲数;改变谐波源的配置或工作方式;采用多重化技术,将多个变流器联合起来使用,将 多个方波叠加,以消除频率较低的谐波,得到接近正弦波的阶梯波,但装置复杂,成本较高;谐波叠加技术和PWM技术也是很好的主动治理 方法。

由于电力电 子技术具有灵活、快速、高效等优点,特别是今年来随着电力电子技术和半导体集成技术的发展,电力电子器件的性能不断的提高,耐压和 功率等级迅速增大,加上计算机技术和控制技术的发展,使电力电子装置用于柔性交流输电系统(FACTS)已经成为了一种趋势,下面就介绍 几种利用电力电子技术来实现电能质量控制的装置。

静止同步补偿器作为基于电压源变流器的并联补偿装置,其概念自 20世纪80年代一经提出立刻得到了各大电器制造公司的广泛关注,纷纷投入巨大的资金和人力进行开发,但由于当时电力电子技术发展的限 制一直没有正式的样机投入运行。20世纪90年代高压大功率可关断器件的迅速发展从硬件上为作为电力系统一次回路设备的大功率STATCOM 的开发提供了可能,1992年日本三菱公司研制的世界第一台±80Mvar的工业装置于日本犬山投入商业运行,开创了基于同步变流器装置的 FACTS技术的新纪元,随后各大公司纷纷推出自己的产品。我国清华大学和河南省电力局合作研制的±20MvarSTATCOM也于1998年投入运行。 到目前为止,已有数十台装置投入到了商业运行,是新一代FACTS装置中最早,也是得到最广泛应用的同步补偿装置。

无功动态补偿原理图

统一潮流控 制器(Unified power flow controller,UPFC)将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上,使其幅值和相角皆 可连续变化,从而实现线路有功和无功功率的准确调节,并可提高输送能力和阻尼系统振荡。美国西屋电气公司研制出一种简化的UPFC称为 串联潮流控制器(Serial power flow controller,SPFC),其基本结构和SVC类似,区别是其输出变压器串联接入输电线。SPFC造价明显 低于UPFC,但功能可与之相比且优于SVG。中国电力科学研究院、东南大学、清华大学等单位也进行了理论研究和仿真实验,研究结果表明 :UPFC具有良好的效果和功能。

无功补偿包括两个方面:

理论上说,无功功率的补偿包括对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。因此在设计允许的范围内,应 该把除基波有功分量以外的所有谐波和基波无功都补偿掉。然而,在实际工程应用中,考虑到基波无功在所有无功损耗中的绝对比重,为了 降低开关频率,提高体统容量,可以采用主要补偿基波无功的方式。

(4)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流。

COSΦ=(R + r)/ 电阻 r电抗x值在矿热炉运行时,一般不变动, 它们取决于短网和电极布置的设计和安装。电阻r与运行时短网上各载 流部件的电流密度有关,变化较小,但电阻R却是矿热炉运行时决定矿 热炉功率因数的主要因数。

无功动态补偿原理图

低压补偿是 利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置。该装置不仅是无功 补偿装置原理的 最好体现,还可以使矿热炉的功率因数在较高值运行,降低短网和一次侧的无功消耗,消除3次、5次、7次谐波。调平三相 功率,提高变压器 的输出能力。控制的重点使三相功率不平衡度下降,达到三相功率相等。使坩锅扩大、热量集中,提高炉面温度,使反应 加快,达到提高产 品质量、降耗和增产的目的。

采用低压侧动态三相分补滤波补偿, 滤波装置投运后,使矿热炉内三相电极上 的有功功率相等,达到提高功率因数,减小三相功率不平衡 和改善生产指标的效果。