目前电力系统中应用最多,最为成熟的FACTS设备就是静止无功补偿器 (Static Var compensation, SVC)。它通常由负荷并联的电抗 器和(或)电容器组合而成,且其中歪歪有一个可调的。可调电抗器包括晶 闸管控制的电抗器(TCR)或晶闸管投切的电抗器(TSR)两种 形式。电容器则通常包括与谐波滤波器电路结合成一体的固定的电容器(FC) 或机械投切的电容器(MSC),或在需对电容进行高速或非常 频繁投切时所采用的晶闸管的手段。以日本为例,截止2001年底,共生产了264 台容量高达9018Mva的并联无功补偿器,其中92%以上为基

有源滤波柜方案图

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。

有源电力滤波器(Active power filter,APF)的交流电 路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的 连接方式来看,有源电力滤波器可分为并联型和串联型。并联 型中有单独投入电网使用、LC滤波器混合使用以及注入电路方式,目前并联 型占实用装置的大多数。目前有源电力滤波器仍存在一些问题, 如电流中有高次谐波、单台容量低、成本较高等。随着电力半导体器件向 大容量、高频化方向发展,这种既能无功补偿又能谐波治理的装置 必然会有很好的发展前景。本论文就详细地介绍了其中的一种。

对于大负荷用电企业,按照无功补偿的种类又分为高压集中补偿,低压集中补偿和低压就地补偿。在补偿容量相等的情况下,低压 就地 补偿减低线损最有效,其原因是这种方法就地补偿了负荷的感性部分,使流经线路和变压器上的无功电流大大减小,显然此种方法所取 得 的经济效益最佳。

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。

有源滤波柜方案图

(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。

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。

广泛用于有色金属和黑色金属和熔炼、 加热。如熔炼生铁、普通钢、不锈钢、工具钢、铜、铝、金、银及合金等;透热锻造用途的钢件 、铜件,用于挤压成形的铝锭等;对金属进 行调质、淬火等热处理。中频炉加热装置具有体积小、重量轻、效率高、热加工质量优及有利 环 境等优点,正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃 油炉及普通电阻炉,是新一代的金属加热设备。

中频冶炼炉在冶炼、铸造等行业中应用日益广泛,但中频炉在工作时采用整 流和逆变技术,产生了大量电流、电压谐波。谐波对供电系 统造成严重污染,使得精密仪器工作过程中产生误动作,增加供电设备的损耗。

2.谐波使电能传输和 利用的效率降低,使电气设备过热,产生振动和噪声,并使其绝缘老化,使用寿命降低,甚至发生故障或烧毁;

有源滤波柜方案图

2.采用有源滤波器(用于滤除动态谐波次 数)和谐波治理支路(5、7、11次滤波)+无功调节支路,投入滤波补偿装置后,供电系统无功补 偿 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。