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高壓動態無功補償裝置的作用及市場狀況分析2018年08月03日
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高壓動態無功補償發生裝置,即靜止同步補償器,又名靜止無功發生器。由于其開關器件為IGBT,所以其動態補償效果是早期的同步調相機、電容器和無功補償裝置不能比擬的,無功補償裝置以其較低諧波,較高的效率,較快速的動態響應,成為現代柔性交流輸電系統中的重要設備?!?

  該裝置主要用來補償電網中頻繁波動的無功功率,抑制電網閃變和諧波,提高電網的功率因數,改善高壓配電網的供電質量和使用效率,進而降低網絡損耗,有利于延長輸電線路的使用壽命?!?

  目前各種無功和諧波補償的設備中,用于抑制諧波、補償無功的方法主要有兩類:一類是裝設諧波無功補償裝置;另一類是對電力電子裝置本身進行改造,使其在實現自身功能的同時不產生諧波,也不消耗無功,或者根據需要對其進行功率因數校正?!?

  配電網高壓無功補償與諧波治理裝置研發成功,并投入批量生產,可帶來較大的社會效益,目前我國配電網中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況,存在著城鄉電網與區域電網電容器容量倒置現象。10KV電壓等級以上的配電電網用戶無功需求量很大,有效合理的使用無功補償與諧波治理裝置,對配電網中的無功和諧波進行補償,不僅可以達到節能降耗的目的,還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故?!?

  傳統的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設無源濾波器,通常由電力電容器、電抗器和電阻器串并聯組合而成,該方法既可補償諧波,又可補償無功功率。目前我國常用的無功調節設備仍為機械式并聯電抗器、投切電容器,這些靜止型調壓手段,因調節不連續、響應速度慢,很難滿足系統運行方式快速變化時的需求。而另一種調壓裝置SVC,響應速度很快,但由于呈恒阻抗特性,使得在電壓低時,無法提供所需的無功支持,因此應付突發事件的能力較弱,并且為了抑制諧波,必須裝設濾波器,占地面積較大,此外,過多的SVC裝置容易引發系統振蕩。相比之下,新型無功補償裝置STATCOM則是較為有效的調壓手段,它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恒定,在電壓低時仍能提供較強的無功支撐,并且可從感性到容性全范圍內連續調節?!?

  自從美國學者L.Gyugyi在1976年提出利用半導體變流器進行無功補償的理論以來,世界各國的專家對大功率新型靜止同步補償器(StaticSynonousCompensatorSTATCOM)的理論與工程應用研究方興未艾?!?

  日本關西電力公司與三菱電機公司共同研制并于1980年1月投運了世界上首臺容量為20MVar的STATCOM樣機。1986年10月,由美國國家電力研究院(EPRI)和西屋公司研制世界上首臺采用大功率GTO作為逆變器元件的的±1MVar的STATCOM裝置投入運行。之后,日本關西電力公司與三菱電機公司又采用GTO研制了±80MVar的STATCOM裝置于1991年投運。美國EPRI與田納西電力局、西屋電氣公司合作,在TVA電力系統的Sullivan500KV變電站建造了±100MVar的STATCOM裝置,于1993年10月投運。1993年3月東京電力分別與東芝公司和日立公司開發的2臺50MVA的STATCOM裝置,在東京所屬新信濃變電所投入使用。1997年,德國西門子公司將開發研制的8MVar的STATCOM裝置安裝在丹麥的RejsbyHede風場。在我國,華北電力學院曾研制出強迫換相的可控硅元件無功發生器實驗裝置,東北電力學院研制了GTO器件的STATCOM實驗裝置,1999年3月,由河南省電力局和清華大學共同研制的±20MVar的STATCOM在河南洛陽的朝陽變電站并網成功,這是國內首臺投入應用的大容量柔性交流輸電裝置。后來在上海西郊變±50MVar的STATCOM成功運行。不過,目前STATCOM的工程應用方案主要用來補償系統無功并帶有試驗的性質,距離大范圍普遍應用還有很長的一段距離?!?

未來的發展趨勢,應該是制造不僅能夠治理電網中的諧波,同時也能補償無功的綜合性配電設備。
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