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PLC在無功補償自動補償控制中應用

PLC在無功補償自動補償控制中應用

分類:
行業新聞
發布時間:
2018/03/08 18:09
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【摘要】:
年來,我國電力裝機容量速度增加,大大緩解了供電緊張的局面。隨著供電量的增加,系統線損也將增大。據統計,電力系統的無功功率損耗最多可達總發電容量的20%~30%,也就是說大約1/4的發電容量都將用來抵消輸配電過程中的功率損耗。所以功率因數越低,對電力系統運行越不利,主要原因有如下兩方面:1.1.2無功補償的作用一、減少電力損失,一般工廠動力配線依據不同的線路及負載情況,其電力損耗約2%--3%左右,

年來,我國電力裝機容量速度增加,大大緩解了供電緊張的局面。隨著供電量的增加,系統線損也將增大。據統計,電力系統的無功功率損耗最多可達總發電容量的20%~30%,也就是說大約1/4 的發電容量都將用來抵消輸配電過程中的功率損耗。所以功率因數越低, 對電力系統運行越不利, 主要原因有如下兩方面:

1.1.2無功補償的作用

一、 減少電力損失,一般工廠動力配線依據不同的線路及負載情況,其電力損耗約2%--3%左右,使用電容提高功率因數后,總電流降低,可降低供電端與用電端的電力損失。

二、 改善供電品質,提高功率因數,減少負載總電流及電壓降。于變壓器二次側加裝電容可改善功率因數提高二次側電壓。

三、 延長設備壽命。 改善功率因數后線路總電流減少,使接近或已經飽和的變壓器、開關等機器設備和線路容量負荷降低,因此可以降低溫升增加壽命(溫度每降低10°C,壽命可延長1倍)

四、 最終滿足電力系統對無功補償的監測要求,消除因為功率因數過低而產生的罰款。

1.1.3無功補償的特點與發展前景

靜止無功補償裝置(SVG)近年來獲得了很大的發展,已廣泛應用于負載無功補償。其典型代表是固定電容器+晶閘管控制電路控制電抗器(Fixed Capacitor+Thyristor Controlled Reactor——FC+TCR)。晶閘管投切電容器(Thyristor Switched Capacitor——TSC)也獲得了廣泛的應用。靜止無功無功補償裝置的一個重要特性就是它能連續調節補償裝置的無功功率。這種連續調節是依靠調節TCR中的晶閘管的觸發延遲角得以實現的。TSC只能分組投切,不能連續調節無功功率,它只能和TCR配合使用,才能整體調整無功功率的連續調節。由于具有連續調節的性能且響應迅速,因此SVG可以對無功功率進行動態補償,使補償點電壓接近維持不變.

無功補償是無功補償電源的簡稱,指為滿足電力網和負荷端電壓水平及經濟運行的要求,必須在電力網內和負荷端設置無功電源,如電容器、調相機等。無功補償的配置應采取基本上就地平衡、分級補償和便于調整電壓的原則。在接近負荷端分散補償,可減少無功功率的輸送,從而降低損耗,減少壓降,有較好的經濟效果;集中安裝在變電站內,則便于控制操作,有利調整電壓。變電站安裝的無功補償設備容量,一般是以在高峰負荷時,其主變壓器的功率因數達到一定數值 (如 35~ 110kV變電站達到 0.9~0.95)來考慮的,其值根據計算確定。不同變電站,視需要和可能,可安裝調相機、并聯電抗器、自動分組投切的電容器組或靜止無功補償器等無功補償設備。有的送電線路也采用中間 (串聯 )電容補償。

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等,大部分屬于感性電抗,在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器、同步調相機等容性設備以后,可以供給感性電抗消耗的部分無功功率小電網電源向感性負荷提供無功功率。也即減少無功功率在電網中的流動,因此可以降低輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗,改善電網的運行條件。這種做法稱為無功補償。

我國電容器無功補償裝置的發展70年代初期,參照前蘇聯引進的電容器無功補償裝置,我國第一代電容無功功率補償裝置由刀熔開關和電力電容器組成。電容器的投切完全依靠手動,無法隨需量變化而調節。到 80 年代末,一種專為投切電容器所設計的交流接觸器(如CJ 16、CJ 19 、CJ X - 2C 等) 研制成功 ,該種接觸器及配合電容器切除后的放電回路 (放電后使電容器端電壓不超過額定電壓 10 %) 保證電容器再次投入時,合閘涌流被限制到電容器額定電流的 20倍以下。電容器分組設置,各組電容器采用循環投切,以保證接觸器投切機會均等 ,從而延長了裝置的使用壽命,這種有觸頭補償裝置一直延用至今。

隨著電子技術的發展,在 90 年代中期,一種新型的控制模式出現,那就是應用晶閘管取代交流接觸器控制電容器的投切。該類型裝置的主電路結構為 :“保護開關 + 晶閘管 + 電力電容器。”這一技術的應用 ,解決了接觸器的機械壽命短的問題,大大提高了對無功需求變化的動態響應,使電容無功補償裝置對變化大,且變化速度快的負載得以較好的應用。

近幾年,結合有觸點裝置和無觸點裝置各自的優勢,混合型控制投切電容器的無功補償裝置被逐漸采用。與晶閘管投切方式相同 ,該種方式的無功補償裝置也只能進行分級斷續補償。

從國際范圍來講,目前SVG與STATCOM都已得到普遍的應用。國外(主要指西歐,美國和日本)的SVG技術已經比較成熟了。SVG出現早,應用時間長,僅ABB公司,其目前在全世界投運的SVG就已超過370套,ABB與西門子兩個公司已安裝的SVG總容量約為9萬Mvar(包括已退役裝置)。STATCOM裝置在20世紀主要以示范工程為主,從上世紀90年代末到本世紀初,STATCOM在日本及歐美得到了廣泛應用,尤其是在冶金、鐵道等需要快速動態無功補償的場合。2001—2003年,美國在輸電網接連投運了百Mvar級的大容量STATCOM,表明STATCOM在輸電網中已完全進入實用階段。由于都是基于電壓源換流器技術,這些STATCOM裝置僅通過改變母線接線方式,就可以變成背靠背的直流輸電,能對電網的潮流進行更有效的控制。據ABB公司2001的統計,目前全世界SVG的投運容量超過32000 Mvar,STATCOM的投運容量已超過1 500Mvar。

隨著電網的不斷發展,對無功功率進行控制與補償的重要性與日俱增:①輸電網絡對運行效率的要求日益提高,為了有效利用輸變電容量,應對無功進行就地補償;②電源(尤其水電)遠離負荷中心,遠距離的輸電需要靈活調控無功以支撐解決穩定性及電壓控制問題;③配電網中存在大量的電感性負載,在運行中消耗大量無功,使得配電系統損耗大大增加;④直流輸電系統要求在換流器的交流側進行無功控制;⑤用戶對于供電電能質量的要求日益提高。因此,對電網的無功進行就地補償,尤其是動態補償,在輸配電系統中十分必要

1)發電機、變壓器的額定視在功率為它代表設備的額定容量, 在數值上等于允許發出的最大功率。因為發電機在額定工作狀態下發出的有功功率為

當負載的功率因數 得到了充分利用。當負載的功率因數cosφ<1 時, 發電機的電壓和電流又不容許超過額定值, 顯然, 這時發電機所能發出的有功功率較小, 而無功功率則較大。無功功率越大, 電路與電源之間能量交換的規模越大, 發電機發出的能量得不到充分利用。同時, 與發電機配套的原動機及變壓器等設備也不能充分利用。

2)在電壓一定的情況下, 對負載輸送一定的有功功率時,功率因數愈低, 輸電線路的電流就愈大。不僅增大線路上的壓降, 同時也加大了線路上的功率損耗。由此可見, 提高電網的功率因數即無功補償, 對國民經濟的發展有著極為重要的意義。

第一章 緒論

1.1無功補償概述

1.1.1 無功補償的基本原理

由于配電網中大多數為感性用戶。所有電感負載均需要補償適量的無功功率,提供這些無功功率主要有兩條途徑:一是輸電系統提供;二是補償電容器提供。如果由輸電系統傳輸無功功率,將造成輸電線路及變壓器損耗的增加,降低系統的經濟效益。而配電網中裝設補償電容器提供無功功率,就可以避免由輸電系統傳輸無功功率,從而降低電網無功損耗,提高系統的傳輸功率,達到提高系統電壓和降損節能的目的。

如圖所示:P1= S1COSφ1 因為φ1=φ2+φc且φ1>φ2 P2= S2COSφ2 因為φ1=φ2+φc且φ1>φ2 因此,為了保證有功功率P1 = P2不變,必須裝設補償容量為φc的無功的電容補償裝置。式中COSφ1-改善前的功率因子COSφ2 -改善后的功率因子 S1-功率因子改善前視在功率S2-功率因子改善后視在功率

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