hth下载地址 陳聰

  摘 要：低壓配電係統的無功補償(chang) 是電能質量治理的重要環節。在傳(chuan) 統無功補償(chang) 中，響應速度較慢，補償(chang) 電流呈階梯式，存在過補或欠補的現象，有時未必能到達理想的效果。為(wei) 了解決(jue) 這一問題，人們(men) 提出了一種無功補償(chang) 綜合控製方法，通過采集電力係統中的電壓、電流及功率，實時協調控製LC（電容電抗）和SVG（靜止無功發生器）模塊進行混合補償(chang) ，又稱智慧型動態無功補償(chang) ，可以實現補償(chang) 電流的連續輸出。將方案應用於(yu) 工程實際中，結果表明該方案可以有效地改善供電質量、提高係統功率因數。

關(guan) 鍵詞：電能質量；無功補償(chang) 綜合控製；LC；靜止無功發生器；智慧型動態無功補償(chang)

0 引言

隨著現代社會(hui) 經濟和文化的不斷發展，陶瓷生產(chan) 行業(ye) 的整體(ti) 用電量激增，但同時也帶來了一係列的電能質量問題，陶瓷生產(chan) 企業(ye) 的主要負荷有滾壓成型機、球磨機等，例如球磨機采用變頻驅動。由於(yu) 原材料體(ti) 積不規則，球磨機運行衝(chong) 擊電流較大，同時產(chan) 生3、5、7次等諧波，導致傳(chuan) 統無功補償(chang) 響應跟不上、電容器損壞較多、功率因數較低，影響了電力係統的穩定，

1 無功補償概述

在交流電力係統中，絕大多數負載都是感性負載，如變壓器、電動機、壓縮機、空調等，其等效電路可看作電阻R和電感L的串聯電路，如下圖4所示。

圖4-供電係統等效電路 圖5-功率因數得到提高

由圖5的相量圖可知，沒有投入電容C時，電壓U和電流I的相位角為(wei) φ1，投入電容C後，電壓U和電流I的相位角為(wei) φ2，電壓電流的相位角減小了，則係統的功率因數得到了提升。當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷吸收能量，能量在兩(liang) 種負荷之間交換，如圖6所示。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可從(cong) 容性負荷輸出的無功功率中得到補償(chang) ，不僅(jin) 可以提高功率因數和係統電壓，還能有效地減少係統電能損耗。

圖6-容性負荷和感性負荷的能量交換

從(cong) 無功相位角度進行分析，純阻性負載的電壓和電流同相位，感性負載的電壓超前電流，容性負載的電壓滯後電流，如圖7所示。

圖7-無功的相位分析

2 無功補償的形式

2.1 LC無功補償

LC無功補償(chang) 屬於(yu) 傳(chuan) 統的電容補償(chang) ，工作時並聯在電力係統中，根據電網中負載功率因數的變化，控製電力電容器投切進行無功補償(chang) 。其原理為(wei) ：通過CT采集電壓、電流信號，再由控製器計算出投切方案，控製投切開關(guan) （複合開關(guan) 、晶閘管開關(guan) 等）對各組電力電容器進行投切。如圖8所示。

圖8-LC無功補償(chang) 的工作原理

2.2 SVG無功補償

SVG屬於(yu) 有源型無功補償(chang) 設備，它將三相橋式電路通過電抗器並聯到電網，根據係統的無功功率，通過IGBT功率變換器輸出滿足要求的容性或感性基波電流，從(cong) 而實現動態無功補償(chang) ，不會(hui) 出現過補或欠補現象，且補償(chang) 平滑，不會(hui) 產(chan) 生對負載和電網的湧流衝(chong) 擊。其原理如圖9所示。

圖9-SVG無功補償(chang) 的工作原理

2.3 智慧型動態無功補償

LC補償(chang) 在負荷變化較快或存在衝(chong) 擊負荷的場合無法做到快速響應，易出現過補或欠補，其次LC補償(chang) 裝置中的並聯電容器對諧波電流具有放大作用，容易引起係統諧振，但在成本上較為(wei) 經濟。SVG可對感性和容性無功進行連續快速補償(chang) ，避免過補和欠補的發生，且不會(hui) 與(yu) 係統或負載設備產(chan) 生諧振，適用於(yu) 負載快速變化的場合，但其成本也相對較高。

鑒於(yu) 上述兩(liang) 種補償(chang) 方式的優(you) 缺點，人們(men) 通過研究設計出來一種用於(yu) 無功補償(chang) 的新型電力電子裝置——智慧型動態無功補償(chang) 裝置。它采用了一種無功補償(chang) 綜合控製方法，加入控製器來控製SVG模塊和LC模塊投切，用SVG模塊的快速響應、準確補償(chang) 的特性來彌補LC模塊響應速度慢、分級補償(chang) 的缺點，相對於(yu) 全SVG補償(chang) 又降低了成本。其補償(chang) 原理如圖10所示，檢測補償(chang) 對象的電壓和電流，經指令電流運算電路計算得出補償(chang) 電流的指令信號，該信號經補償(chang) 電流發生電路放大，得出補償(chang) 電流，然後通過控製器控製SVG模塊先行投入補償(chang) ，隨後投入LC模塊，調節SVG模塊輸出電流以滿足無功需求，使功率因數達到設定值。

圖10-智慧型動態無功補償(chang) 的工作原理

LC補償(chang) （電容補償(chang) ）和LC+SVG補償(chang) （智慧型無功補償(chang) ）的補償(chang) 曲線對比如圖11、圖12所示。

圖11-電容補償(chang) 圖12-智慧型無功補償(chang)

3 智慧型無功補償的工業應用案例

江蘇某陶瓷生產(chan) 企業(ye) 的主要負荷為(wei) 球磨機，在運行時的電流衝(chong) 擊很大，現場諧波以3、5、7次為(wei) 主，影響了電力係統的穩定，導致補償(chang) 電容器損壞較多、係統功率因數較低。現場配電房的變壓器容量為(wei) 1600kVA，原電容櫃裝機容量300kvar。智慧型無功補償(chang) 方案應用前後的電能質量數據如圖14、圖15所示。

圖14-智慧型無功補償(chang) 應用前的電能質量數據

圖15-智慧型無功補償(chang) 應用後的電能質量數據

根據現場工況，我們(men) 采用hth下载地址LC+SVG綜合控製的智慧型無功補償(chang) 方案，由前期測量數據估算所需整櫃容量為(wei) 500kvar（兩(liang) 台250kvar，主輔櫃），另外考慮現場諧波以3、5、7次為(wei) 主，LC電容補償(chang) 采用電抗率14%的電抗器與(yu) 補償(chang) 電容進行串聯匹配，更能有效的抑製諧波和保護電容器。通過控製器協調ANSVG-S-G 100kvar模塊與(yu) 電容器同時進行無功輸出，對比治理前後的數據，功率因數由0.87提升到0.98，因為(wei) SVG在無功補償(chang) 的同時也能治理部分諧波，所以B相的電流畸變率由原來的23.28%降低到9.06%，達到了明顯的治理效果。表1為(wei) 單台裝機容量250kvar智慧型動態無功補償(chang) 裝置主要設備元件的配置方案。

表1-單台250kvar智慧型動態無功補償(chang) 裝置主要設備元件配置方案

4 結束語

本文對hth下载地址智慧型動態無功補償(chang) 方案進行了簡述，該方案融合了LC補償(chang) 和SVG補償(chang) 的優(you) 勢，實時協調控製電容器和SVG補償(chang) 模塊進行混合無功補償(chang) ，確保了無功補償(chang) 的快速性、連續性和準確性，同時方案成本也能被大多數企業(ye) 所接受。通過工程實際案例的應用，對比方案前後的治理效果，提高了係統功率因數，同時也治理了諧波，改善了企業(ye) 的用電環境，降低了企業(ye) 電能質量治理投入的大成本，有利於(yu) 企業(ye) 的經營和生產(chan) ，為(wei) 企業(ye) 創造了價(jia) 值。

參考文獻

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