三种高压电力系统电网电压波动抑制方法
网络整理 2022-11-23
文章分析造成高压电力系统中电网电压波动的原因及危害,对抑制电网电压波动使用静止型无功补偿装置、串联电抗器和SVG动态无功补偿装置的三种方法做简单介绍。

1、造成电网电压波动的原因及危害

电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性的大功率负荷引起,如系统中的高功率电机的起动,高压变频调速装置,炼钢厂电弧炉,电气化铁路,轧钢厂轧钢机等,这些大型设备的起动和运行都是非线性的,不平衡冲击负荷造成有功功率,无功功率和功率因数的无规则变化,这种波动会使供电线路的电压产生急剧的升降变化,忽高忽低,导致电网中的其他设备及无法在额定工作电压下正常运行,同电力网络中的电机发热严重甚至烧坏,高压真空断路器中的灭弧室炸裂等等。

2、抑制电网电压波动的方法

①静止型无功补偿装置(SVC)
SVC(Static Var Compensator)由晶闸管控制电抗器(TCR)和无源滤波器(FC)构成,是一种并联连接于电网当中,根据负荷的工作状态快速、自动调节系统无功功率的动态无功补偿装置 。

投切电容器组或电抗器是改变SVC总无功最直接的方法,通过控制晶闸管阀对各相电网系统进行调节,其响应速度快,投切操作对系统的冲击小,对操作的次数没有限制,维修的频度也远比断路器低。TCR型静补采用反向并联晶闸管阀与电抗器串联,利用晶闸管阀相位角控制导通的功能,使得电抗器所吸收的无功电流得到连续性控制:触发角为90°时全导通,触发角的继续增大该电抗支路所吸收的无功电流逐渐减小,触发角为180°时晶闸管阀全关闭。控制触发导通的相位角会导致谐波的发生。


SVC系统包括:晶闸管阀组控制系统,监控系统,电容器和电抗器部分,水循环系统等部分组成

SVC系统的电容器
电容器

SVC系统的电抗器
电抗器

SVC系统的水循环
水循环


SVC系统优点:

◆响应速度快 通过控制晶闸管的正反向导通角快速触发,对电网波动响应。
调相调压,提高系统的暂态和动态稳定性,特别是防止由于无功功率缺额引起的“电压崩溃”现象的发生。

②串联电抗器

在大型电弧炉,轧钢机等变压器一次侧串联高压电抗器能够限制主回路中的短路电流,减少瞬变负荷对供电电网的冲击。
高压电抗器
串联电抗器的优点:

◆降低涌流倍数和频率;
◆吸收谐波,降低谐波电压值,减少畸变,提高电能质量;
◆限制谐波电流流入电容器组,保护电容器组;
◆内部短路时,减少短路电流; 外部短路时,减少对短路电流的助增作用;
◆减少放电电流值;
◆电容器组的投切过程中,降低操作过电压。

③SVG动态无功补偿装置

SVG系统包括:启动柜,控制柜,功率柜,连接电抗器(或变压器),冷却装置五部分组成。是典型的电力电子设备,由三个基本功能模块构成:检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为由外部CT检测系统的电流信息,然后经由控制芯片分析出当前的电流信息,由控制器给出补偿的驱动信号,最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。

SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件(IGBT)组成自换相桥式电路,经过电抗器并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率,实现快速动态调节无功的目的。作为有源型补偿装置,不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流,而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

SVG动态无功补偿装置
SVG的主要作用和优点:

◆动态补偿电网无功功率,提高功率因数;
◆动态抑制电流谐波;
◆可以瞬间提供一定有功功率,补偿电网电压跌落和闪变;
◆抑制电网三相不平衡。
作者:井运,资深电气工程师,设备管理高级工程师。从事电气行业十余载,在国内某大型上市企业担任技术主管,对高低压电气,自控仪表等都有深入的研究,熟悉多品牌PLC编程与画面组态的制作与应用。
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