随着大量非线性电力负荷谐波源在电力系统中的使用,不仅恶化了配电网供电电能质量,同时还降低了配电网供电可靠性。文章在分析了 SVG无功发生器的工作原理和功能作用后,结合工程实例,对SVG在电力系统中应用的技术要点进行了详细分析研究。

电工房低压有源滤波原理

交流电能在 通过实际电力负荷消耗过程中,由于电力负荷不可能是纯容性或纯感性原因,这样就会导致负荷运行过程中,有相当一部分电能在不做功的 情况下被消耗掉,进而使配电网系统中无功功率容量不断降低,供电电能功率因素值降低。因此,需要对配电网系统中的电能功率因素进行 补偿,这便是静止无功发生器(StaticVarCompensator,SVG)需要完成的无功补偿任务。SVG无功发生器是配电网中满足无功快速准确可靠 补偿、减少谐波电流的无功补偿及谐波治理装置。SVG无功发生器的基本工作原理是将自换相桥式变流电路经电抗或直接并联到配电网系统 中,通过内部智能控制单元运行分析获得无功补偿策略,自动自适应的调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值(电压型无功补偿装置) ,或直接控制SVG装置交流侧电流(电流型无功补偿装置),就可以使该变流电路吸收或者发出满足配电网动态调节要求的无功容量,实现 对配电网无功的动态补偿和谐波治理作用。SVG无功发生器的主电路如图1所示:

某11OkV电力系统中A变电站主要为该区域冶炼企业提供电能,工业负荷约占65%。因为工业负荷较大,其昼夜负荷波动较 大,据历史运行数据可知,该区域最大电力负荷约12.8万kw(为夜间低谷时间,由于工业企业普遍采取低谷时段低费率用电模式),而在白 昼时段其最小负荷仅为6.9万kw,峰谷差5.9万kW。另外,由于该区域工业负荷中非线性负荷容量较大,谐波注入到配电网中导致严重污染, 曾多次发生10kV线路I母和II母侧发生补偿电容器烧毁、以及配电网继电保护“误动”、“误动”等事故,严重影响到供电电能质量水平和 供电可靠性。110kV变电站10kV侧线路在夜间集中用电时段,其母线电压畸变率高达6.7%,超出标称电压10kV配电网的国家规定的4%限值标 准,且谐波电流分量也达到基波电流的7.5%,10kV配电网线损相当高。在110kV主变压器处于50%负载率工况下,10kV侧配电网中5次、7次、 11次谐波电流严重超标,其中7次谐波电流超标约2倍,所需补偿总谐波电流为27.05A。

SVG无功发 生装置在实际运行过程中,装置仅提供恒无功和负荷补偿两种运行方式。如果采取恒无功运行方式,则10kV配电网调度运行时所需设定的无 功值不应超出SVG装置能够提供的额定容量值,即无功容量为负的装置额定容量至正的装置额定容量间进行无功动态补偿;在负荷动态补偿方 式下,用户可以根据需求侧电力负荷实际情况选择SVG自动无功补偿配置及保护项,以充分利用SVG装置容量自动调节控制策略有效改善10kV 配电网的供电电能质量。另外,在计算SVG装置无功补偿容量时,不仅要考虑10kV配电网基波无功补偿容量,同时还要考虑在容量范围内补 偿配电网中存在的谐波分量,对配电网谐波进行有效治理,有效提高供电电能质量水平。根据统计计算,知I母和II母需要补偿的无功容量 分别为3.6MVA和3.9MVA。因此,I母和II母分别选用的SVG无功发生器装置计算所需容量为:3.6+0.57/2=3.85MVA,取SVG无功发生器补偿容 量为±4Mvar,同理II母SVG无功发生装置的补偿容量也取为±4Mvar。

在该110kV变电站10kV侧I母和 II母上分别配置±4Mvar的SVG无功发生器装置,经调试投运后,10kV侧I母和II母的母线电压畸变率、谐波电流均处于合格范围内,其中电 压畸变率由补偿前的6.7%有效降到2.8%,能够满足10kV公用电网谐波电压限值4%的要求,补偿效果十分明显。

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这 类设备包括有三相桥式整流器的所有设备、比如直流驱动器、变频器、软启动器,UPS电源等等,是目前工业用电设备中最常见的一类谐波 源。

谐波通过电磁感应和传导耦合等方式会 对邻近的通信系统产生干扰,轻者引进噪声,降低通信质量;重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。

无源滤波技术是目前应用最为广泛的谐波抑制手段,它是按照希望抑制的谐波次数专门量身制造的,采用电感、电容的调 谐原理,将谐波陷落在滤波器中,以减少对电网的注入。无源滤波装置结构简单,成本较低,技术已比较成熟,但是也存在着难以克服的缺 陷: 1、滤波特性受系统参数的影响较大,极易与系统或者其它滤波支路发生串并联谐振;

3.较低电压等级的电容器经串联后运行于较高电压等级网 络中时,其各台的外壳对地之间,应通过加装相当于运行电压等级的绝缘子等 措施,使之可靠绝缘。

(2)铁芯柱采用环氧树脂真空浇注,使铁饼间气隙被环氧树脂封闭在铁芯柱表面形成 一层树脂层,有效地减少了铁芯饼之间的震动,从 而降低噪音,同时增强了铁芯与线圈的绝缘强度;

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用电企业都有自身的特点,对设备有不同的要求,干式电抗器有噪音小、电抗器的线性度好、 机械强度高、安装简单等特点;油浸电抗 器损耗小、占地面积小、线性度不好、噪音大。因此,采用什么样的电抗器应综合考虑。串联电抗 器主要作用是抑制谐波、限制涌流和滤 除谐波。电抗率是电抗器的主要参数,电抗器的大小直接影响它的作用。

为提高补偿效果,低压无功补 偿设备一般需跟随负荷变化而调整补偿量,且因为容性设备容易产生电流冲击和谐波放大,属于配电网的 “薄弱环节”。所以站在设备安全 、补偿效果好、设备性价比高等多个角度考量,需要针对主客观情况的不同,从中选择最佳的应用方案 。