襄阳源创电气有限公司小王告诉我们：随着大量电力电子设备在电网中的广泛使用，使得系统中常常会出现含有谐波，且负荷变化较大的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置无法满足这一需求。动态无功补偿技术的应用为这一问题的解决提供了可行的途径。该文阐述了动态无功补偿的意义和基本原理，并对动态无功补偿与其它无功补偿装置及滤波装置作了比较。

 

    关键词：动态无功功率;滤波;补偿装置

 

    中图分类号：714.1文献标志码：B文章编号：1003-0867(2007)04-0044-02

 

    电力电子设备在电网中广泛使用，使得动态无功补偿(快速跟踪无功补偿)与谐波治理的问题日益突出，系统中常常会出现含有谐波，且负荷变化较大的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置无法满足这一需求。动态无功补偿技术的应用为这一问题的解决提供了可行的途径。动态无功补偿装置可根据系统的负荷情况实时在线投切L-C滤波器组，实现实时快速跟踪补偿系统基波无功，同时滤除谐波无功。

 

    1动态无功补偿的意义

 

    动态无功补偿的意义主要体现在以下四个方面：降低供配电系统的损耗;提高供配电系统的利用率(增容);可以通过对功率因数的调整实现对供配电系统网络电压幅值的控制，从而稳定供配电系统的网络电压，可以降低谐波电流对供电系统的破坏作用。

 

    2动态无功补偿的基本原理

 

    2.1系统中基波感性无功的去除

 

    利用同等电压的感性电流与容性电流方向相反进行抵消，如果实现全补偿，则系统无功电流等于零。即

 

    IC=IZ×(1-cos2j)1/2

 

    式中Ic——容性补偿电流;

 

    Iz——负载电流;

 

    cosj——功率因数。

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    工程方案可分为两大类：

 

    TSC方案，对感性负载系统配置可补偿电容器，使总电流中无功电流等于零。通过调节补偿电容器,使补偿容性电流为：IC=IZ×(1-cos2j)1/2，见图2。

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    TCR方案，对感性负载系统配置固定补偿电容器，使系统呈容性，再配置可调补偿电抗器，使总电流中无功电流等于零。通过调节补偿电抗器，使补偿容性电流为

 

    IC=IZ+IZ×(1-cos2j)1/2，

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    2.2系统中谐波感性无功的去除

 

    例如：5次谐波滤波器，LC谐振频率低于250Hz为236Hz，此时LC阻抗Z对250Hz呈微感性，而对50Hz呈容性，谐波滤波原理实际上变为分流原理。按照分流公式得知：当Z=Zb时谐波电流50%流入电网，其余50%流入LC滤波器支路;当Z=25%Zb时，谐波电流20%流入电网。流入电网的谐波电流与流入LC滤波器的谐波电流之和等于负载谐波电流，不产生谐波放大现象。如果谐波滤波器的谐振点为270Hz，对5次谐波呈容性，将出现谐波放大现象。电网谐波电流等于负载谐波电流加上滤波器电流，所以工程上谐波滤波器的谐振点应设计在低于所要滤除的谐波频率。

 

    2.3三相不平衡负载的平衡化

 

    在无零序电流的情况下，可采用分相补偿计算法，使各相无功电流为零。使三相系统平衡化。

 

    Iab=(Iaq+Ibq-Icq)×1/31/2

 

    Ibc=(Ibq+Icq-Iaq)×1/31/2

 

    Ica=(Icq+Iaq-Ibq)×1/31/2

 

    其中：电流Iaq、Ibq、Icq分别为电流Iab、Ibc、Ica中的无功电流，Zab、Zbc、Zca为无功元件，见图4。

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    当电流Iab为正值时，Zab为容性元件;反之，Zab为感性元件。当电流Ibc为正值时，Zbc为容性元件;反之，Zbc为感性元件。当电流Ica为正值时，Zca为容性元件;反之，Zca为感性元件。

 

    有零序电流时，可采用加装感性元器件的方法，进行平衡化。

 

    3动态无功补偿与其它无功补偿装置及滤波装置的比较

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    优点：

 

    造价低。

 

    缺点：

 

    不适合负载急剧变化的工况;

 

    对谐波电流产生放大，增加电网负担;

 

    电容器容易损坏。

 

    3.2SVC静止无功补偿装置

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    优点：

 

    调节电感，电流变化平滑;

 

    RLC滤波器，滤波效果好;

 

    无功补偿调节速度快。

 

    缺点：

 

    造价昂贵，不适合应用在低压系统;

 

    产生高次谐波，增加了谐波滤波器的负担;

 

    不能解决低压用户负载不对称的问题;

 

    自身损耗大，大约为5%～8%;

 

    系统有谐振问题;

 

    高压阀串维护较为困难。

 

    3.3APF有源滤波器(见图7)

 

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    图7APF有源滤波器示意图

 

    优点：

 

    高速动态响应;

 

    不会与系统发生谐振;

 

    节约能源;

 

    滤波效果不受电流方向、系统阻抗、电压等的影响。

 

    缺点：

 

    价格昂贵;

 

    目前在试验阶段，容量较小，不适宜大范围推广。

 

    3.4动态无功补偿滤波装置(见图8)

 

    动态无功补偿技术探讨

 

    图8动态无功补偿滤波装置示意图

 

    优点：

 

    快速投切，无电流冲击，达到TCR同等补偿速率;

 

    造价同高压TCR相比，比较经济，低压操作安全，维护方便;

 

    装置不产生谐波，无射频干扰;

 

    可以有效减少供配电系统损耗;

 

    可以解决低压用户的增容问题;

 

    定点投切，不会产生振荡现象。

 

    缺点：

 

    有级投切。

 

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