高效相控无级调压式静止无功功率补偿装置可行性研究报告.docVIP

可行性研究报告 高效相控无级调压式 静止无功功率补偿装置 一、项目申请理由 （项目的意义和必要性、紧迫性及市场需求） 本项目的意义： 现代电网中，电动机等感性负荷占据相当大比重。它们在消耗有功功率的同时，也需要吸收大量无功率。无功功率的出现不仅导致发电机出力下降，降低了输配电设备效率，而且还增大了网损，严重影响供电质量。目前，低压系统补偿中，主要采取变电所集中补偿方式，对大型用电设备则采取分散补偿。 高端静止型动态无功补偿装置主要有动态无功补偿装置SVC和动态无功发生器SVG两大类，代表当今动态无功补偿的最高水平。本项目产品在性价比方面将超越它们，达到国内领先水平。 1、SVC近10余年来在国内外配电网和输电网领域已得到了较多的应用。它作为一种能够快速调节无功功率的装置，可使所需无功功率作随机调整，从而保持在冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定，它可有效抑制冲击性负荷引起的电压波动和闪变、高次谐波，提高功率因数，还可实现按各相的无功功率快速补偿调节实现三相无功功率平衡，使负荷处于稳定、安全、可靠的运行状态。 SVC运行中存在的主要问题： (1)用SVC进行动态无功补偿需用电容器提供固定的容性无功Qc，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出感性无功的大小，感性无功和容性无功相抵消，才能实现电网功率因数为常数，因此需要两倍的补偿容量进行互相抵消。 (2)固定电容器、电抗器一直接在电网上，损耗大、噪声高，运行中将产生30-80w／kvar的能耗、使运行成本增加。 (3)由于晶闸管导通时，极电压产生的热量需要配置散热器和进行风冷，可能影响运行的可靠性。 (4)SVC虽然能对系统无功进行有效的补偿，但SVC是通过改变晶闸管导通角来改变电感中通过的电流，因而产生很大的谐波电流，而且其对电网电压波动的调节能力不够理想。 (5)由于SVC进行无功补偿属于阻抗型补偿，随着电压的降低其无功输出也会与电压成平方关系而降低。 (6)直接用晶闸管进行动态补偿，元器件价格高、维护成本高，对系统的保护和散热要求也高。 2、动态无功发生器SVG的工作原理是从三相电网上取得电压，并向一个直流电容充电，再将直流电压逆变成交流电压送回电网。 电压型的SVG直流侧采用直流电容为储能元件，通过逆变器中电子开关的通断而将直流侧电压转换成交流电网同频率的输出电压。当只考虑基波频率时，SVG可看成是与电网同频率的交流电压源通过电抗器与电网并联运行的动态无功优化装置。 运行中，SVG是一个可以产生超前90°或滞后90°的逆变器，它带有自整流充电能力，相比SVC的技术性能更为先进。 由于SVG的直流电容主要起到电压支撑的作用，因此其电容量远小于SVC中的电容量。 同时，SVG的调节速度更快、调节范围更广、欠压条件下的无功调节能力更强，既可以发出无功功率、呈电容性，也可以吸收无功功率、呈电感性，采用PWM控制，可使其输入电流接近正弦波。因此，SVG具有非常优良的运行特性。 SVG存在的主要问题： SVG的控制方法和控制系统显然要比SVC复杂;SVG要使用数量较多的大容量全控型功率元件, 其价格目前仍比SVC使用的普通晶闸管高许多, 因此,SVG在较大容量补偿的领域有待提高其性能价格比。 现国内SVG都是采用大功率的开关模块逆变技术产生无功电流补偿电网，响应时间20ms。但是，SVG要求的高补偿灵敏度和响应速度及与电网相当于两个电源并联运行模式，使得其研制的难度很大，特别是可靠性上，在大功率上实现的难度也极高，控制策略过于复杂，造价高。 其产品的可靠性有待考验。所以，目前成熟的SVG产品少见。 本项目针对SVC和SVG存在的问题（如：在相同补偿容量时，SVC需要两倍的补偿容量；并且损耗大、运行成本增加；容易产生较大的谐波电流；随着电压的降低其无功输出也会与电压成平方关系而降低。SVG要使用数量较多的大容量全控型功率元件，控制方法和控制系统要比SVC复杂，成本高，产品的可靠性有待考验等问题），采用自主发明专利技术研制成高效相控无级调压式静止无功功率补偿装置。该装置由补偿变压器及其相控逆变电源、控制电路以及电容器组成，利用可关断大功率电力电子器件组成相控逆变电源，调整补偿变压器初级绕组两端的电压相位即可实现无功功率补偿。 在该装置中电容补偿容量与电压的平方成正比，同时装置中的变压器可以对正向、反向电压进行补偿，所以用相当于补偿容量20%与电网同频的逆变电源，进行相控并通过补偿变压器达到电容器的端电压在+20%～－20%之间调节，从而达到55%补偿容量的快速调节。如果调压范围大于20%，则补偿容量将成比例大于55%。 补偿后的功率因数大于0.98；补偿响应时间10ms；控制补偿精度1%，完全实现了精确补偿。逆变电源的容量减至20%，产生的谐波明显降低。虽然补偿容量等于电容器容