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晶閘管投切電容器在電網(wǎng)中有哪些應(yīng)用?

來源:行知部落    日期:2018-10-18    瀏覽量:載入中...

晶閘管投切電容器在電網(wǎng)中有哪些應(yīng)用呢?隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各種大功率整流、變頻等工業(yè)電子設(shè)備的應(yīng)用,在電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行過程中,電網(wǎng)電壓波形畸變、功率因素低、諧波嚴(yán)重,對(duì)電網(wǎng)造成大量污染,造成很大的損耗。為了提高電網(wǎng)的傳輸能力,穩(wěn)定供電電壓,提高電能利用率,節(jié)電降耗,保護(hù)環(huán)境,減少成本,有效途徑就是對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償,提高功率因數(shù)。 采用晶閘管投切電容器對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償,可有效提高電網(wǎng)功率因素,降低變壓器和輸電線路的功率損耗,增強(qiáng)變壓器輸送能力,提高電網(wǎng)輸電效率,節(jié)能降耗,減少電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行成本。?  
 
一、引言?   
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,高壓晶閘管的誕生和應(yīng)用,新型的靜止無功補(bǔ)償設(shè)備—晶閘管投切電容器(Thyristor Switch capacitor一TSC)逐步取代了機(jī)械式開關(guān)投切電容器。晶閘管開關(guān)是無觸點(diǎn)的,操作壽命幾乎是無限的,有效提高電容器和開關(guān)設(shè)備的使用壽命,且晶閘管的投切時(shí)刻可以精確控制,能夠快速、頻繁、無沖擊地將電容器、電抗器等設(shè)備接入電網(wǎng),大大減小了投切時(shí)的沖擊涌流和操作困難,并可實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償。?   
二、TSC 工作原理?   
TSC型補(bǔ)償器是一種斷續(xù)可調(diào)的發(fā)出無功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置,其基本原理如圖1所示。常用的是三相電路,可以是三角形連接,也可以是星形連接。兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管起著把電容器C并入電網(wǎng)或者從電網(wǎng)斷開的作用,串聯(lián)的電感L很小,用來抑制電容器投入電網(wǎng)時(shí)可能出現(xiàn)的沖擊電流。在實(shí)際工程應(yīng)用中,為避免容量較大的電容器組同時(shí)投入或切斷會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大的沖擊,一般把電容器分成幾組,這樣可以根據(jù)電網(wǎng)對(duì)無功功率的要求而改變投入電容器的容量,成為斷續(xù)可調(diào)的動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償器。?   
TSC的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切電容器的時(shí)刻選取。為了投切效果更好,必須對(duì)電容預(yù)先充電。電容組的較好投切時(shí)間是晶閘管兩端電壓為零的時(shí)刻,也就是電容器兩端電壓等于電源電壓的時(shí)刻。這樣,電容器電壓不會(huì)產(chǎn)生躍變,也就不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流,電流也沒有階躍變化。?   
 
控制電路通過電壓、電流互感器從10kV母線上測(cè)得電壓和電流信號(hào),由監(jiān)控系統(tǒng)的控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和判斷,確定系統(tǒng)的無功功率需求量;控制器觸發(fā)電路發(fā)出觸發(fā)信號(hào)或者閉鎖、跳閘等保護(hù)信號(hào),進(jìn)行電容器的投切或保護(hù)等動(dòng)作;開關(guān)電路控制補(bǔ)償電容器投切到系統(tǒng);緩沖電路對(duì)開關(guān)電路兩端出現(xiàn)的過電壓和過電流起緩沖作用;保護(hù)電路限制系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓,保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。?   

三、TSC 在10KV配電網(wǎng)的應(yīng)用?   

某市供電局在10KV變電站母線上安裝無功補(bǔ)償裝置,該裝置采用固定電容與可調(diào)電容并聯(lián)運(yùn)行方式(FC+TSC),由若干不可控電容器與TSC并聯(lián)而成,固定電容的容量為1Mvar,TSC部分的容量為1.5Mvar,采取分相補(bǔ)償以調(diào)節(jié)不平衡負(fù)荷。TSC裝置的三相分成兩組電容配置,每相所配置的容量分別為200kvar/14kV 和300kvar/14kV。?   

在該變電站運(yùn)行過程中,我們檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)了功率因素、母線電壓電流等運(yùn)行數(shù)據(jù),如表1所示。?   

表1 加裝TSC裝置后變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)?   
根據(jù)表1所示,TSC系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)所需無功功率的變化,自動(dòng)投切電容器組,使電網(wǎng)功率因素提高,母線相電流降低,從而使變壓器輸出功率降低。當(dāng)投入固定組和投入兩組電容器時(shí),變壓器輸出功率分別為:?   
從而,變壓器輸出功率降低:?   
設(shè)變壓器的額定功率為40000kW,可增加變壓器輸送能力:?   
配電變壓器損耗分為鐵損(空載損耗)和銅損(負(fù)載損耗)兩部分。鐵損對(duì)某一型號(hào)變壓器來說是固定的,與負(fù)載電流無關(guān),該變壓器空載損耗為32kW。銅損與變壓器負(fù)載率的平方成正比。當(dāng)投入固定組和投入兩組電容器時(shí),變壓器的負(fù)載損耗分別為:?   
從而,變壓器損耗減少:?   
輸電線路長度約5公里,計(jì)算其輸電過程中有功功率損耗。當(dāng)投入固定組和投入兩組時(shí),輸電線路有功功率損耗分別為:? 從而,輸電線路有功功率損耗減少:?   
所以,在變壓器損耗和輸電線路上的減少有功損耗?   
由此可計(jì)算出,加裝TSC裝置后,每天可節(jié)省電能?   
全年可節(jié)省電能?   
按照惠州市平均電價(jià)每千瓦時(shí)0.75元計(jì)算,每年可節(jié)省約295650元。?   
四、結(jié)論?   
TSC裝置能夠自動(dòng)適應(yīng)變電站各種運(yùn)行方式和無功功率的變化,自動(dòng)準(zhǔn)確快速地投切補(bǔ)償電容器,無沖擊,無過電壓,性能穩(wěn)定可靠,達(dá)到變電站無功補(bǔ)償自動(dòng)投切的控制要求,能有效提高電網(wǎng)功率因素,降低變壓器和輸電線路的功率損耗,增強(qiáng)變壓器輸送能力,提高電網(wǎng)輸電效率,節(jié)能降耗,減少電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行成本,在電網(wǎng)的建設(shè)中具有良好的應(yīng)用前景。?  
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