SVC补偿原理及其应用

况* 确定 1 8"定容所需的基本参数# 电 弧 炉 运 行 时 有 三 个 典 型 的 工 作 点* 其 功率圆图如图 4所示 + 电弧炉三相电极开路时* 此时电炉的有功 3 ? 5 无功功率 ,.9 对应图 4中的点; 功率 ! .9 * * 电弧炉三相电极短路时* 此时电炉的有功 3 A 5 功率 ! 无功功率 ,.,)C 对应图 4中的 @ .9 * * D 点;
! 收稿日期 A * ( ( ( B( C B( ’
) @ @ "年
第 "期
< =0补偿原理及其应用
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角之间的关系如式 ! 所示 $ " # &’ ( ) *+ % 式中 , -- 可控硅导通角 . ’ -- 可控硅触发角 % / 0 1 基波电流有效值为 , * 2 3 " ’ 45 6 7 ’ : + 8 9 ! ) # ! " #
** 电抗基准值 + ! " ** 容量基准值 ’ " 将上述数值代入 , 式/ 得出以下算式 . #’ & ! 012 3 "
)
由, 式即可确定电弧炉运行时的 5 . 6 , 4 . 短路容量和最大无功波动量 / 这是确 定 ’ 78 可控无功容量的基本参数 9 主要取决于 ’ ’ 78抑制闪变的性能 / 78 的 响 应 时 间 和 无 功 功 率 补 偿 率 9: 8 ;< = 8 型’ 无功 ? @个 周 波 / 78响 应 时 间 一 般 在 > 功率补偿率一般取 A 这样可以取 B ?A B 5 / 得较好的闪变改善率 9 由此可以得出 ’ 78定 容估算式 ( A B ?A B 5 . C 012 ’ : 8 ;#, 3 % B % 滤波器设计 在 电 弧 炉 运 行 过 程 中/ 不仅会引起系统 电压波动和闪变/ 同时会出现高次谐波和负 序分量 / ’ 78除了抑制系统的电压波动 及 闪 变外 / 滤除高次谐波 / 改善系统三相平衡度也 是它的主要功能 9 ’ 78中 的 = 8回 路 为 补 偿 兼 滤 波 电 路 9 = 8回 路 的 基 波 输 出 容 量 应 满 足 负 荷 功 率 因 数补偿的需要/ 其各支路的参数设置应保证 ’ 78系统 E 8 8点的谐波含量不超过允许值 9 就是做系统谐波分析 设计的主要任务 之 一/ 和滤波器的参数计算 9 负荷 = 8系统谐波分析的主要内容包括 ( 谐 波 含 量 的 确 定+ : 8 ; 谐 波 发 生 量 的 计 算+ 谐波源叠加计算+ 滤波效果检验和滤波支路 过负荷校验 9 支路 = 8回路参数计算的主要内容包括 ( 个数的确定 + 支路类型的确定 + 支路调谐参数
ห้องสมุดไป่ตู้? R S
电力电容器
A 9 9 ?年
第 ?期
! " "点 电 压 波 动 及 闪 变 值 有 所 限 定 # 假 设 & 而电 ! " "点 电 压 波 动 允 许 百 分 值 为 $ %’ ( )* 炉运行时产生的电压波动百分值为 $ 那 %* 么为使运行中电 压 波 动 值 不 超 过 限 定 值* 需 要补偿的最小无功容量为 + . $ ,)( $ %& /$ %& ’ ( ) 1 2 & 0 3 4 5
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电力电容器
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第 ’期
补 偿 原 理 及 其 应 用 补" 偿# 原$ 理% 及& 其’ 应( 用 ! " # " # $ " # $!
西安电力电容器研究所 % 西安 摘 要 & ’ ( ( ) * +
任
强
本文简述了 " 静止型动态无功补偿装置 + 的工作原理 , 并以电弧炉动态 % #$ 无功补偿为例 , 简要说明了 " #$的系统设计内容和基本算法 - 并对可控器 件的确定原则作了简单介绍 " #$ 电弧炉
时< 在< =0提 供 滞 后 无 功 电 流 2 =0 伏 安 3! 特性的第一象限 # 在系统阻抗上产生电压降 ; 抑制负载变化造 成 的 电 压 波 动; 以保持供电 电压不远离正常值 $ 同理 ; 当系统负载变化使 电压降低时 ; < =0将提供的超前无功电流 2 0 在< 抑制其造成 ! ; =0伏安特性的第二象限 # 的电压波动 $ 对 于 负 载 产 生 的 负 序 分 量 ;根 据 两 相 无 功 平 衡 一 相 有 功# ; < F G 6 7 HG F I原 理 ! < =0 的 调 节 器 可 对 系 统 的 有 功 和 无 功 分 量 进 行 实 时 采 样 并 计 算; 然后对 / 0 1分相调 改善系统的三相平衡度 $ 整实现负序补偿 ; 除了配合 / < =0中的 A 0回路 ; 0 1 的动 态 调 整 之 外; 兼有提高系统功率因数的作用 同时滤除 / 0 1 和负载产生的高次谐波 $ J < =0的系统设计 ) K " / 0 1 容量确定 象电力系 < =0可以应用于不同的 对 象 ; 统L 冶金 L 电气化铁道等 $ 针对不同的系统 ; 要 做不同的分析 ; 以确定 < =0的应用方案 $ 电 弧炉是一种典型 的 波 动 性 负 载; 除了产生较 大的无功波动外; 还伴随有大量的高次谐波 和负序分量 $ 下面以电弧炉为例对 < =0的设 计方法进行讨论 $ 在针对电弧炉负载进行 < =0 系 统 设 计 时; 首先要确定抑制电压波动和闪变所需的 动态无功补偿容量 $ 电压波动百分值如下式 所示 ,
由 式3 可 知* 在确定 1 6 5 7 3 4 5 8"动 态 无 功补偿容量时* 应首先计算出电弧炉运行时 所产生的电压波动和系统总阻抗标么值 # 因 此* 在进行系统分析时 * 做出较为祥尽的系统 供电单线图是十分必要的 * 它直接影 响 1 8" 定容的准确性 # 单线供电图如图 6所示 +
N N M : *8 M O( < P
式中 , :-- 系统基波电压 . -- 电抗器电抗值 8 9 导 通 角 与 等 效 电 纳 之 间 是 非 线 性 关 系; 通常在触发回路 中 插 入 线 性 化 校 正 环 节; 以 补偿导通角与等效电纳之间的非线性 $ < =0的伏安特性如图 )所示 $
56 增加 - 即不管负载的无功功率如何变化 , 总要使由系统供给的无功功率 5"853256 以抑制负载波动所造成 95$ 近似等于常数 , 的系统电压波动和闪变 由可控硅阀 0 $ 1+ " #$ 中 的 可 控 部 分 % 和空心线性电抗器组成 - 可控硅的触发角可 在; 范 围 内 变 化, 使0 ( < =’ ) ( < $ 1的 无 功 功 率 56 从 ’ ( ( > 变化到 ( 0 $ 1 触发角和导通
& & A
计算所需的主要参数为 + 系统 ! " "点最 大7 最小短路容量 * 线路参数 3 包括架空线路 7 电缆线路 7 短网等 5 电力变压器 7 电炉变压器 * 参数等 # 计算时* 按照严格的条件* 应以系统最小短 路容量来计算 ! 在这 " "点至电源的短路阻抗* 种情 况 下* ! " " 点 的 电 压 波 动 量 最 大# 如 果 1 8"的动态无功补偿容量能满足最小短路容量 下! 则其他情况下 " "点电压波动允许值要求* 均能满足要求# 以下根据电弧炉运行的基本工
! Q #
式中 , 8 -- 系统总阻抗标么值 .
N
-- 容量基准值 . < P M O-- 无功功率波动量 . N M : -- 电压波动标么值 由式 ! 可知 ; 当负荷产生 M Q # O 的无功波 动量时 ; 将引起系统电压波动百 分 值 为 M :$ 为 了 确 保 系 统 的 供 电 质 量; 国家标准中对
图 4 电弧炉功率圆图 图 6 电弧炉供电单线图
%9:: 无限大电源母线电压 ; :: 公共供电点 ; ! " " :: 电弧炉变压器一次侧母线 ; < = :: 钢厂进线 ; " :: 钢厂主变压器 ; ? > @:: 电弧炉变压器进线 ; :: 电弧炉变压器 ; A > 电弧炉变压器二次侧至电极的引线 ; B:: 短网 * :: 电弧炉 <
关键词
. " #$工作原理 连续地对波 " #$的显著特点是能快 速 , 动性负荷进行补 偿, 有效地抑制系统电压波 动和闪变 , 同时滤除系统中的高次谐波 , 并通
过分相调整改善系统的三相平衡度 - 其工作 原理简述如下 图’ 为0 % + 23 / $ 1 $型静补装置运行原 理图 , 图’ 说明其动态无功平衡过程 % + 4
图’ " #$工作原理图
图’ 中3 所以 % + / $回 路 的 $ 为 固 定 值 , 超前的无功功 率 5$% 图’ 中虚线所示+ 为 % + 4 当 负 载 滞 后 且 其 无 功 功 率 53 变 化 固 定 值, 时, 可以通过调整可控硅的导通角控制滞后 无功功 率 56% 图’ 中虚线所示+ 使" % + , 4 #$ 总的无功输出 5785$956 发生变化 - 当负 荷 53 增 大 时 , 0 $ 1 产 生 的 无 功 功 率 56 减 少: 当负载 53 减小时 , 0 $ 1 产生的无功功率
图) < =0伏安特性
如前所述 ; < =0动态无功 补 偿 的 目 的 是 为了抑制电压波 动 和 闪 变; 从 图 )可 以 清 楚 地看出 < =0对电压波动的抑制作用 $>?为 在 感 性 负 载 下; 系 < =0 伏 安 特 性 的 可 控 区 ; 统正常工作 时 的 负 载 特 性 如 直 线 9 二 "所 示; 者 的 交 点 3为 系 统 正 常 运 行 时 的 电 压 $ 在 < =0可 控 区 >?上 ; 3点 对 应 的 可 控 硅 导 通 因此 3点也可以看成是 导 通 角 为 ’ 角为 ’ ; " " 时< A与系统负载线 =0等效电抗伏安特性 @ 当系统负载变化 ; 造成系统负载线 9 " 的交点 $ 突然从 9 使 电 压 升 高 至 B 点 时; ; "上升至 9 ) 其等效电 ; < =0将调整可控硅的导通角为 ’ C 抗伏安特性为 @ 与负载线 9 此 D; ) 交于 E 点 ;