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。

无功补偿柜并联增容

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。

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。

为了使无功补偿投资能取得最佳的综合效益,应遵循这样的原则: 全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡。

负荷补偿是一个经济问题,因为在我国,电价是同功率因 数有关的。目前,我国有关电能质量标准有:GB12325-90《电能质量供电电压容许偏差》、GB12326-90《电能质量电压容许被动和闪变》、 GB/T15543-1995《电能质量三相电压容许不平衡》等。国家制定以上标准,如果未经补偿时功率因数小于0.8,则进行无功功率补偿是有较 好经济收益的。

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(1)电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆,并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设,避免辐射干扰。

由于矿热炉比其它电冶炼炉的电阻弱,故其功率因数相应地也降低些。除了一般小型矿热炉的自然功率 因数能达到0.9以上,而容量在 10000KVA以上的中、大型矿热炉的自然功率因数都在0.9以下,矿热炉容量越大,功率因数越低。这是由于大 容量矿热炉的变压器感性负载 越大,短网越长,电极插入炉料较深增加了短网的电抗,因而降低了矿热炉的功率因数。

此技术属于将原来成熟的就地补偿技术应用到矿热炉的二次低压侧,由电容器产生的无功功率 ,通过短线路,一部分通过矿热炉变压器 由系统吸收,另一部分补偿矿热炉变压器,短网和电极的无功损失,增加了输入矿热炉的有功功率 。同时采用了分相补偿,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。

中频感应炉的电源系统是电力系统中数量最大的谐波源,常见的为中频炉和高频感应炉电源等。一般6脉冲中频炉,主要产生5、7、 11、 13次特征谐波等;对于12脉冲换流中频炉,主要为11、13、23、25次特征谐波。一般情况下,小型换流装置采用6脉冲,较为大型采用12 脉 冲,如炉变压器接成Y/△/Y型,或者采用两台炉变压器供电。

实践表明:中频炉谐波含量85%以上为低次谐波,而系统保 护类产品主要面向高次谐波,因此谐波改善轻微几乎可忽略,节能效果难以令 人满意,更为严重的是谐波能量大大超出节电设备承受范围, 长期使用容易损毁,事故频频,影响企业生产的正常进行。于是,面对众多终 端用户的迫切愿望,中频炉节能成为能效领域的老大难问题, 困扰着众多行业企业。

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1.采用谐波治理支路(5、7、11 次滤波)+无功调节支路,投入滤波补偿装置后,供电系统谐波治理和无功补偿都达到要求。

配电系统中的大量负荷,如异 步电动机、感应电炉以及大容量整流设备等,在运行中都表现为感性,在实现有功电能转换的同时,也会 消耗大量的无功;同时,输配电网 络中的变压器、线路等的阻抗也表现为感性,在流过电流的时候也会消耗无功,导致系统功率因数降低。 对于系统而言,负荷的低功率因数 ,会增加供电线路上的电能损失和电压损失,降低了电压质量,同时,无功电流也会降低发、输、供电设 备的有效利用率;对于电力用户而 言,低功率因数会增加电费支出,加大生产成本。