谐波抑制和无功补偿装置.ppt
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1、12.12.1 概述概述2.3 2.3 静止无功发生器(静止无功发生器(SVGSVG)2.2 2.2 静止无功补偿装置静止无功补偿装置(SVCSVC)2.4 2.4 有源电力滤波器(有源电力滤波器(APFAPF)2.1 概述一、谐波和无功功率的产生一、谐波和无功功率的产生 阻感负载必须吸收无功功率才能工作;阻感负载必须吸收无功功率才能工作;电力电子装置等非线性也要消耗电力电子装置等非线性也要消耗无功功率;无功功率;用电装置的非线性造成畸变电流;用电装置的非线性造成畸变电流;二、二、无功功率的影响和谐波的危害无功功率的影响和谐波的危害1 1、无功功率的影响、无功功率的影响(1 1)使设备容量增大
2、,从而造成设备投资费用增大;)使设备容量增大,从而造成设备投资费用增大;(2 2)设备及线路损耗增加;)设备及线路损耗增加;(3 3)引起供电点电压波动。)引起供电点电压波动。2 2、谐波的危害、谐波的危害(1 1)谐波使公用电网中的元件产生附加谐波损耗,降)谐波使公用电网中的元件产生附加谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率;低了发电、输电及用电设备的效率;(2 2)谐波影响电器设备正常工作;)谐波影响电器设备正常工作;(3 3)谐波会导致公用电网局部并联谐振和串联谐振,)谐波会导致公用电网局部并联谐振和串联谐振,从而更放大了谐波,加剧了危害;从而更放大了谐波,加剧了危害;(4 4)谐波
3、导致自动装置误动作,使测量仪表不准确,)谐波导致自动装置误动作,使测量仪表不准确,干扰通信系统等。干扰通信系统等。三、补偿无功、抑制谐波的途经三、补偿无功、抑制谐波的途经1 1、提高用电设备自身的功率因数、减小谐波、提高用电设备自身的功率因数、减小谐波(1 1)增加整流电路相数,使网侧电流正弦化;)增加整流电路相数,使网侧电流正弦化;(2 2)尽量使整流装置在较小的)尽量使整流装置在较小的下运行;下运行;(3 3)采用多重化技术波形迭加,消除低次谐波;)采用多重化技术波形迭加,消除低次谐波;(4 4)利用)利用D D技术技术(5 5)PWMPWM整流器整流器2 2、加补偿装置、加补偿装置 在电
4、力系统中,常见的无功补偿装置有:在电力系统中,常见的无功补偿装置有:(1 1)同步发电机)同步发电机 调整励磁电流,使其在超前功率因数调整励磁电流,使其在超前功率因数下运行,输出有功功率的同时输出无功功率。下运行,输出有功功率的同时输出无功功率。(2 2)同步调相机)同步调相机 一种专门用来产生无功功率的同步电一种专门用来产生无功功率的同步电机,是一种不带机械负载的可以过励磁(经常的运行状机,是一种不带机械负载的可以过励磁(经常的运行状态)或欠励磁(较少的运行状态)运行的同步电动机。态)或欠励磁(较少的运行状态)运行的同步电动机。(3 3)并联电容器)并联电容器 可提供超前的无功功率,多装设于
5、降可提供超前的无功功率,多装设于降压变电所内,也可就地补偿。压变电所内,也可就地补偿。(4 4)并联电抗)并联电抗 用在超高压系统线路上吸收无功功率,防用在超高压系统线路上吸收无功功率,防止末端电压升高。止末端电压升高。(5 5)静止无功补偿装置)静止无功补偿装置 具有调相机的功能,使用广泛,具有调相机的功能,使用广泛,但投资大。但投资大。在电力系统中,常见的谐波抑制装置有:在电力系统中,常见的谐波抑制装置有:(1 1)LCLC滤波器滤波器(2 2)有源电力滤波器)有源电力滤波器 本章主要介绍适合于动态无功补偿的本章主要介绍适合于动态无功补偿的静止无功补偿装静止无功补偿装置置和适合于动态无功补
6、偿、谐波抑制的和适合于动态无功补偿、谐波抑制的有源电力滤波器。有源电力滤波器。2.22.2 静止无功补偿装置静止无功补偿装置(SVC)(SVC)一、并联电容器补偿无功功率的原理一、并联电容器补偿无功功率的原理二、静止无功补偿装置二、静止无功补偿装置 静止无功补偿装置,适用于无功负荷频繁变化的场合静止无功补偿装置,适用于无功负荷频繁变化的场合,它要求补偿装置具有快速性和无过渡过程。它要求补偿装置具有快速性和无过渡过程。按其元件与结构的不按其元件与结构的不同,主要有以下几种同,主要有以下几种型式:型式:1.1.自饱和电抗器型自饱和电抗器型(Saturated ReactorSR(Saturated
7、 ReactorSR)静止无功补偿装置静止无功补偿装置固固定定电电容容器器组组自饱和自饱和电抗器电抗器 自饱和电抗器工作原理自饱和电抗器工作原理 自饱和电抗器无功补偿装置依靠电抗器自身固有的能力自饱和电抗器无功补偿装置依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压,它利用铁心的饱和特性,使滞后的无功功率来稳定电压,它利用铁心的饱和特性,使滞后的无功功率随端压的升降而增减。工程上,一般将饱和电抗器的铁心随端压的升降而增减。工程上,一般将饱和电抗器的铁心设计在超过磁化曲线转折处运行,此时铁心完全饱和,饱设计在超过磁化曲线转折处运行,此时铁心完全饱和,饱和电抗器就象空心电抗器一样,电压与电流保持线性关系。和电抗
8、器就象空心电抗器一样,电压与电流保持线性关系。当母线电压升高时,按特性曲线滞后电流增加,该电流当母线电压升高时,按特性曲线滞后电流增加,该电流在网络电抗在网络电抗XS上产生压降,从而维持系统电压不变;反之,上产生压降,从而维持系统电压不变;反之,当母线电压波动下降时,则超前电流增加,该电流在网络当母线电压波动下降时,则超前电流增加,该电流在网络电抗电抗XS上产生压升,从而维持系统电压不变。上产生压升,从而维持系统电压不变。静止无功补偿装置静止无功补偿装置 2.2.可控饱和电抗器型可控饱和电抗器型(Controlled Saturated (Controlled Saturated Reacto
9、rCSRReactorCSR)静止无功补偿装置静止无功补偿装置工作原理:它通过改变控制绕组中的电流大小来控制铁心的饱和程度,从而改变工作绕组的感抗,以改变交流工作电流iL的大小。3.3.晶闸管控制电抗器型(晶闸管控制电抗器型(Thyrist Controlled Thyrist Controlled Reactor Reactor TCRTCR)工作原理:通过改变晶闸管的触发相位角来控制了通过电抗器的电流,从而控制了装置吸收的无功功率。5.晶闸管开关电容器组加晶闸管控制电抗器晶闸管开关电容器组加晶闸管控制电抗器(TSC+TCRTSC+TCR)工作原理:按所需的无功补偿量投入适当组数的的TSC并
10、略有过补偿,再通过TCR吸收的感性无功来抵消这部分过补偿的无功功率,实现全补偿。(TSC、TCR的工作原理与前面所述的相同)2.32.3 静止无功静止无功发生器(发生器(SVGSVG)一、SVG的发展史 静止无功发生器(静止无功发生器(SVG)又称为全半导体型无功补偿)又称为全半导体型无功补偿器。器。19721972年,日本学者首先提出了用半导体变流器实现无功年,日本学者首先提出了用半导体变流器实现无功补偿的基本思想;补偿的基本思想;19761976年,美国学者年,美国学者L.Gyugyi提出了提出了SVG的拓朴结构;的拓朴结构;19801980年,日本研制出了年,日本研制出了20MVA(SC
11、R)20MVA(SCR)无功补偿装置;无功补偿装置;19871987年,美国研制出了年,美国研制出了1MVA(GTO)1MVA(GTO)无功补偿装置;无功补偿装置;19911991年,日本研制出了年,日本研制出了80MVA(GTO)80MVA(GTO)无功补偿装置;无功补偿装置;19941994年,美国研制出了年,美国研制出了100MVA(GTO)100MVA(GTO)无功补偿装置;无功补偿装置;清华大学研制出了清华大学研制出了300KVA(GTO)300KVA(GTO)无功补偿装置。无功补偿装置。2.32.3 静止无功静止无功发生器(发生器(SVGSVG)二、二、SVG的基本结构的基本结构
12、所谓所谓静止无功发生器(静止无功发生器(SVG)是指采用自换相)是指采用自换相桥式桥式变变流器来进行动态无功补偿的装置。其拓朴结构如下:流器来进行动态无功补偿的装置。其拓朴结构如下:用于减小用于减小交流侧谐交流侧谐波电流波电流用于吸收用于吸收换相过电换相过电压压用于提供用于提供直流电压直流电压用于提供用于提供直流电流直流电流三、基本原理(以电压型为例)三、基本原理(以电压型为例)SVGSVG基本原理基本原理 通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制其交流侧电流,使该电路吸收或发出满足要求的无直接控制其交流侧电流,使该电路吸收或发出
13、满足要求的无功电流,从而实现无功补偿。功电流,从而实现无功补偿。新型静止无功发生器(新型静止无功发生器(SVG)电压型电压型SVGSVG可等效为可等效为幅值与相位均可以控幅值与相位均可以控制的、与电网同频率制的、与电网同频率的交流电压源,它通的交流电压源,它通过交流电抗器连接到过交流电抗器连接到电网上。电网上。(b)(c)新型静止无功发生器(新型静止无功发生器(SVG)1、理想系统(、理想系统(不考虑不考虑SVGSVG的损耗的损耗)工作情况分析)工作情况分析(b)图:图:当当SVGSVG输出电压的幅值大于系统电压幅值时输出电压的幅值大于系统电压幅值时,为,为实现逆变电压与交流系统间的耦合,电抗
14、压降起着抵消逆变实现逆变电压与交流系统间的耦合,电抗压降起着抵消逆变电压的作用,系统电流必超前电网电压电压的作用,系统电流必超前电网电压90900 0运行,因此,运行,因此,SVGSVG吸收超前的无功功率,起着电容器的作用;吸收超前的无功功率,起着电容器的作用;c)c)图图:而当而当SVGSVG输出电压的幅值小于系统电压幅值时输出电压的幅值小于系统电压幅值时,电抗,电抗压降起着补偿逆变电压的作用,系统电流必滞后电网电压压降起着补偿逆变电压的作用,系统电流必滞后电网电压90900 0 运行,运行,SVGSVG吸收滞后吸收滞后的无功功率,起电抗器的作用的无功功率,起电抗器的作用。当当SVGSVG输
15、出电压的幅值与系统电压幅值相等时,输出电压的幅值与系统电压幅值相等时,SVGSVG与交与交流系统之间没有无功功率的交换。流系统之间没有无功功率的交换。2 2、实际系统工作情况分析、实际系统工作情况分析 在实际的系统控制中,考虑到存在功率损耗,并将在实际的系统控制中,考虑到存在功率损耗,并将总的损耗集中作为连接电抗器的电阻考虑。总的损耗集中作为连接电抗器的电阻考虑。新型静止无功发生器(新型静止无功发生器(SVG)改变改变 角,则电流角,则电流的相位和大的相位和大小也随之改小也随之改变,变,SVGSVG从电从电网吸收的无网吸收的无功功率也因功功率也因此得到调节。此得到调节。电流滞后电流滞后电流超前
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- 谐波 抑制 无功 补偿 装置
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