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高压柔性无功补偿技术与装备

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随着电力电子设备以及电弧炉等非线形负荷的大量应用,电力系统电能质量受到严重影响,电力系统的频率、电压偏差以及谐波电流严重超标,这对电网的安全、经济运行等带来诸多不良影响,治理电网污染、提高电网电能质量己成为各工矿企业、电网公司首先要考虑的重点项目。我公司针对电网电能质量治理问题设计开发了高压柔性无功补偿技术与装备,用以抑制系统无功冲击、滤除高次谐波、平衡三相负荷、降低网损。

高压柔性无功补偿技术与装备主要包括利用电力学、电子学与控制理论等先进理论,对电网电能质量进行治理的技术以及高压静止无功发生器(SVG)、晶闸管控制电抗器(TCR)、磁阀式可控电抗器(MCR)、晶闸管投切电容器(TSC)等柔性无功补偿装置。

高压TcE\礁柔性无功补偿装置中,高压晶闸管阀组TE板采用高压耦合取能方式供电,晶闸管采用光电触发模式,阀组与控制系统间通过基于5脉冲编码的光纤通讯传输触发和状态检测信息。解决了串联晶闸管的触发一致性差、抗干扰能力弱和绝缘易出现故障、串联晶闸管因压接不好损坏晶闸管问题。35kV 82Mvar水冷TCR,每相晶闸管阀组采用22对6500V晶闸管反并联串联组成,目前已经通过中国电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心的工程现场测试。

高压SVG型柔性无功补偿装置中,采用分组式脉冲循环换位SPWM调制和基于电压排序差异放电的直流电压平衡控制策略,解决链节均压问题;链式换流器采用基于硬件过压检测及光纤环路整机闭锁的微秒级过压保护技术,提高设备安全性;采用宽范围输入开关电源从直流电容直接取能,简化电路结构。实现了高压链式SVG各链节间的直流电压平衡控制,增加了链式换流器的抗故障实效能力,采用该创新技术的SVG产品运行稳定可靠,链结间压差控制在20V以内。

高压SVG、TCR、MCR、TSC等柔性无功补偿装置中,控制器采用MCU+DSP+FPGA多处理器协同工作的高性能硬件平台,算法采用基于电网电压定向矢量变换的平衡化补偿策略,基于正负序分离的软锁相技术,提高了动补装置的响应速度和补偿精度,响应速度最快≤20ms,保证了动态无功补偿装置在大功率非线性冲击负荷工况下的动态补偿效果,控制器已经通过国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心的检验。

高压TSC型柔性无功补偿装置中,TSC采用专用的电压互感器从高压侧取能给触发电路供电,触发电路与控制系统之间采用光纤通讯,很好的解决触发电路和控制系统间的绝缘问题。通过使用专门设计的脉冲变压器配合电压源型触发电路,实现了阀组的可靠触发。