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电力前沿技术----电能质量柔性控制装置(STATCOM)

作者:时间:2010-04-02来源:网络收藏

一、背景及发展过程
随着现代科学的发展,一方面,造成问题的因素不断增长,如以电子为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备的启停等;另一方面,各种复杂的、精密的、对敏感的用电设备不断普及,人们对及可靠性的要求越来越高。上述问题的矛盾越来越突出,这使得电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和可能对人类生活和生产造成的损失也越来越大,电能质量直接关系到国民经济的总体效益。
对供电质量及可靠性的要求日益提高是和用户的工艺过程水平的发展相联系的,近代科技进步又促进生产过程的自动化和智能化,对电能质量提出了更高更新的要求。一个计算中心失去电源2s就可能破坏几十小时的数据处理结果而造成上百万元的经济损失。在大型机器制造厂,0.1s的电压突降就可能造成异常的生产状况和质量破坏。当今自动化设备的连续精加工生产线,它们对配电系统中的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格的容许度可严格到只有1~2周波。现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重危害和所造成的损失经常被人们所提及,而无人值守变电站中计算机系统突然出现的死机现象,大多属于电能质量问题。
在我国,虽然总体经济和水平还比较落后,但在部分经济发达地区电能质量问题的影响已比较突出。而且,由于各种原因,在供电可靠性和电网电压幅度的稳定水平等指标上,我国的情况尤其落后。如何提高和保证电能质量,已成为国内外电工领域迫切需要解决的重要课题之一。
近段时间提出的系统化综合补偿是解决电能质量问题的“治本”途径。对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决;但对于动态电能质量问题,依靠传统的无功补偿和常规的滤波则不能有效地解决,因为诸如电压跌落(sags)、浪涌(surge)、电压脉冲(impulse)与瞬时供电中断(outage)这类电能质量问题持续的时间很短、变化很快,并且有的电能质量问题还伴随着部分甚至全部的有功损失等情形。
作为facts(基于电子技术的灵活交流输电系统)技术与配电系统应用的延伸―dfacts技术已成为改善电能质量的有力工具,该技术的核心器件igbt,它比gto具有更快的开关频率,并且关断容量已达到一定规模,因此dfacts具有更快的响应特性。目前dfacts装置主要有:动态电压恢复器(dvr)、配电系统用静止同步补偿器(d-statcom)、固态切换开关(ssts)等。
statcom在svc装置基础上,克服了由于呈恒阻抗特性,使得在电压低时,无法提供所需的无功支持,应付突发事件的能力较弱;而且占地面积大,过多的svc易引发系统振荡的弊端,statcom的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定,在电压低时仍能提供较强的无功支撑,并且可从感性到容性全范围内连续调节,使得其无功输出相当于同容量svc的1.4~2倍;因statcom的灵活调压,还可以大大减少变压器分接头的切换次数,从而减少分接头故障次数。另外,statcom还可以抑制电压闪变,提高系统暂态稳定水平,结合我国的国情和已有的技术,发展statcom应是解决我国电压稳定问题的有效手段,并且也是dfacts技术发展的主要方向。
目前城市和农村配网存在低功率因数和谐波污染问题。大量无功电流在电网中的流动会导致线路损耗增大,变压器利用率降低,用户电压跌落严重。谐波污染则会使用电设备所处的环境恶化,也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。谐波对公用电网和其他系统的危害大致由以下几个方面:
1.谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
2.影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。

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