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微机控制的晶闸管开关型低压配电网基波无功分相补偿


作者:陈允平 刘会金 彭 辉 付立军 陈琼琼 来源:电网技术 时间:06-08-25 加入收藏加入收藏夹
关键字:无功补偿  电容器  晶闸管  工业计算机  补偿装置  分相补偿

1 主电路

  主电路设计除了满足分相、分级和快速补偿要求外,还应考虑限制并联电容器组的合闸涌流和抑制高次谐波等问题。
   三相电力电容器接成星形以满足分相补偿的要求,使电源变压器输出的有功功率最大。本装置的优点是不但可以补偿正序性质的无功功率,而且可以补偿零序回路的无功功率。如果补偿电容器为三相对称三角形接法,而电源变压器所接的三相负载又不对称,当补偿后三相总功率因数等于1时,就会出现有的相欠补偿,有的相过补偿。欠补偿时,受电端电压低于送电端电压;过补偿时,受电端电压高于送电端电压。考虑到线路电压损失,一般送电端电压要高于额定电压5%~10%。在过补偿的情况下,再加上电压升高,则受电端电压超过额定电压的数值就远远大于10%。如果电容器并联于变压器的二次侧,变压器的阻抗也要计入线路的阻抗,于是受电端电压将升高得更多。运行电压的升高,对电力电容器及整个系统的安全运行会产生极不利的影响。另外,三相不对称负载采用三相对称三角形接法的电力电容器组进行补偿,则变压器的容量得不到充分利用。星形联接电容器组的每相电容器按二进制1∶2∶4∶8关系分四组进行补偿,以提高静态补偿精度。不同组的电容器容量不同,晶闸管的额定电流也不同。主电路如图1所示,图中每相只画出其中的两组。

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图1 主电路图
Fig.1 The main circuit

 晶闸管作为无触点开关,能快速通断,不存在电弧及噪声等现象,安全可靠,使用寿命长。如果导通角选择合适,则电容器投入时不会产生冲击电流(合闸涌流),电容量分级补偿可以一步到位。采用晶闸管开关,电容器无需放电即可重投,动态响应时间在1个周期(20ms)之内,能实现快速、准确地跟踪补偿,从而提高电网的供电质量。
  在事故状态下和晶闸管误触发时,并联电容器组合闸,将会产生幅值很大、多种频率的合闸涌流。当电源电压波形发生畸变时,由于谐波频率高,电容器的阻抗减小,通过电容器的电流会加大;另外,电容器组在存在谐波的电网中,可能会遇到谐振,使电容器组中电流增大几倍到十几倍。为了限制并联电容器组中的合闸涌流,抑制高次谐波,主电路中应加装串联电抗器。为了抑制3次以上的高次谐波,串联电抗器电抗值选择为电容器组容抗值的13%,即XL=0.13XC。电流过大时,带铁芯的电抗器铁芯会饱和,影响限流效果。因此,串联电抗器应选择空芯电抗器,且安装布置在电容器组的电源侧,即母线侧。
  通常我国低压采用三相四线制TN-C系统供电。其特点是工作中性线N与保护接地线PE合为一根PEN线,所有设备的外裸可导电部分均与PEN线相连。当三相负荷不平衡时,PEN线上有电流通过。分相补偿时电容器频繁投切引起的三相不平衡合闸涌流,可使PEN线过负荷发热,引起零电位漂移,危及人身安全,影响用电设备的正常工作。例如,影响计算机系统的正常工作等。所以,除了串联电抗器以外,还应尽可能降低星形接法电容器中性点的接地电阻,以保证由三相不平衡合闸涌流引起的零电位漂移较小

 晶闸管作为无触点开关,能快速通断,不存在电弧及噪声等现象,安全可靠,使用寿命长。如果导通角选择合适,则电容器投入时不会产生冲击电流(合闸涌流),电容量分级补偿可以一步到位。采用晶闸管开关,电容器无需放电即可重投,动态响应时间在1个周期(20ms)之内,能实现快速、准确地跟踪补偿,从而提高电网的供电质量。
  在事故状态下和晶闸管误触发时,并联电容器组合闸,将会产生幅值很大、多种频率的合闸涌流。当电源电压波形发生畸变时,由于谐波频率高,电容器的阻抗减小,通过电容器的电流会加大;另外,电容器组在存在谐波的电网中,可能会遇到谐振,使电容器组中电流增大几倍到十几倍。为了限制并联电容器组中的合闸涌流,抑制高次谐波,主电路中应加装串联电抗器。为了抑制3次以上的高次谐波,串联电抗器电抗值选择为电容器组容抗值的13%,即XL=0.13XC。电流过大时,带铁芯的电抗器铁芯会饱和,影响限流效果。因此,串联电抗器应选择空芯电抗器,且安装布置在电容器组的电源侧,即母线侧。
  通常我国低压采用三相四线制TN-C系统供电。其特点是工作中性线N与保护接地线PE合为一根PEN线,所有设备的外裸可导电部分均与PEN线相连。当三相负荷不平衡时,PEN线上有电流通过。分相补偿时电容器频繁投切引起的三相不平衡合闸涌流,可使PEN线过负荷发热,引起零电位漂移,危及人身安全,影响用电设备的正常工作。例如,影响计算机系统的正常工作等。所以,除了串联电抗器以外,还应尽可能降低星形接法电容器中性点的接地电阻,以保证由三相不平衡合闸涌流引起的零电位漂移较小

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