靜止無功補償裝置的發(fā)展
電力系統(tǒng)中,常見的無功控制方法有同步發(fā)電機、同步電動機、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器和靜止無功補償裝置等,這里主要討論靜止無功補償裝置。
靜止無功補償技術(shù)經(jīng)歷了3代:第1代為機械式投切的無源補償裝置,屬于慢速無功補償裝置,在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較早,目前仍在應(yīng)用;
第2代為晶閘管投切的靜止無功補償器(SVC),屬無源、快速動態(tài)無功補償裝置,出現(xiàn)于20世紀70年代,國外應(yīng)用普遍,我國目前有一定應(yīng)用,主要用于配電系統(tǒng)中,輸電網(wǎng)中應(yīng)用很少;
第3代為基于電壓 源換流器的靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM),亦稱ASVG,屬快速的動態(tài)無功補償裝置,國外從20世紀80年代開始研究,90年代末得到較廣泛的應(yīng)用,我國的**個STATCOM示范應(yīng)用工程已經(jīng)在河南電網(wǎng)投運。
早期的無功補償裝置主要是無源裝置,方法是在系統(tǒng)母線上并聯(lián)或者在線路中串聯(lián)一定容量的電容器或者電抗器。這些補償措施改變了網(wǎng)絡(luò)參數(shù),特別是改變了波阻抗、電氣距離和系統(tǒng)母線上的輸入阻抗。無源裝置使用機械開關(guān),它不具備快速性、反復(fù)性、連續(xù)性的特點, 因而不能實現(xiàn)短時糾正電壓升高或降落的功能。
20世紀70年代以來,以晶閘管控制的電抗器(TCR)、晶閘管投切的電容器(TSC)以及二者 的混合裝置(TCR+TSC)等主要形式組成的靜止無功補償器(SVC)得到快速發(fā)展。SVC可以看成是電納值能調(diào)節(jié)的無功元件,它依靠電力電子器件開關(guān)來實現(xiàn)無功調(diào)節(jié)。SVC作為系統(tǒng)補償時可以連續(xù)調(diào)節(jié)并與系統(tǒng)進行無功功率交換,同時還具有較快的響應(yīng)速度, 它能夠維持端電壓恒定。SVC雖然能對系統(tǒng)無功進行有效的補償,但是由于換流元件關(guān)斷不可控,因而容易產(chǎn)生較大 的諧波電流,而且其對電網(wǎng)電壓波動的調(diào)節(jié)能力不夠理想。
隨著大功率全控型電力電子器件GTO、IGBT及IGCT的出現(xiàn),特別是相控技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)、四象限變流技術(shù)的提出使得電力電子逆變技術(shù)得到快速發(fā)展,以此為基礎(chǔ)的無功補償技術(shù)也得以迅速發(fā)展。靜止同步補償器,作為FACTS家族*重要的成員,在美國、德國、日本、中國相繼得到成功應(yīng)用。電壓型的STATCOM直流側(cè)采用直流電容為儲能元件,通過逆變器中電力半導(dǎo)體開關(guān)的通斷將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓。當(dāng)只考慮基波頻率時,STATCOM可 以看成一個與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源通過電抗器聯(lián)到電網(wǎng)上。由于STATCOM直流側(cè)電容僅起電壓支撐作用,所以相對于SVC中的電容容量要小得多。此外,STATCOM和SVC相比還擁有調(diào)節(jié)速度更快、調(diào)節(jié)范圍更廣、欠壓條件下的無功調(diào)節(jié)能力更強的優(yōu)點,同時諧波含量和占地面積都大大減小。(文章采集自坤友電氣,如涉及版權(quán)問題請聯(lián)系我們刪除)