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基于电力电子技术的连续无功补偿控制分析

2012-03-26 16:27
木中君
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  1.引 言

  电力系统中,电能质量是评价电力系统运行性能优劣的重要指标,而电压又是衡量电能质量的一个重要指标,因此,电压的稳定性对电力系统运行性能来说显得尤为重要。电压稳定与否主要取决于系统中无功功率的平衡,如果用电负荷的无功需求波动较大,而电网的无功功率来源及其分布不能及时调控,就会导致线路电压超出允许极限;另外,对于负荷一侧,电力系统多由输配电线、变压器、发电机等构成,其内阻抗主要呈感性,使得负载无功功率的变化对电网电压的稳定性带来极为不利的影响。

  无功功率补偿是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域的重大课题。由于电力电子技术装置的应用日益普及生产、生活各个领域,无功补偿问题引起人们越来越多的关注。据有关科学统计,如果全国都通过优化配置计算来安装无功补偿装置,在总投资不变的条件下,估计每年可以节省电量大约3亿千瓦时。因此,电力系统的无功补偿和电压调整是保证电网安全、优质、经济运行的重要措施。目前,由于电力电子技术的飞速进步,无功功率补偿方面也取得了突破性的进展。

  2.连续无功补偿装置发展历史、现状和发展前景

  工程上应用的无功补偿器主要包括旋转无功补偿器和静止无功补偿器,其具体分类见图1。

  2.1 连续无功补偿装置的发展历史

  旋转无功补偿器以同步调相机为代表,同步调相机实际上就是在过励或欠励状态下运行的同步电机,它既能发出容性无功,也能发出感性无功,因而同步调相机能对变化的无功功率进行动态补偿。由于其存在诸多缺点(见表1),70年代以来逐渐被静止无功补偿器取代。

  静止无功补偿技术经历了图1所示的3代发展:

  第Ⅰ代属于慢速无功补偿装置,在电力系统中应用较早,目前也仍在应用;

  第Ⅱ代属无源、快速动态无功补偿装置,出现于 20 世纪 70 年代,国外应用普遍,我国目前有一定应用,主要用于配电系统中,输电网中应用很少,SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。 SVC 作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换;

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