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探讨高压可调电抗器型静止无功补偿装置

发布时间:2021-6-3

  摘 要:介绍一种新型高压静止无功补偿装置,它是由可调电抗器来实现对电容器电流的补偿的,具有结构简单,安全可靠、易于控制的特点。    


     一、前言

  无功静止补偿装置是上个世纪70年代出现的一项用来调节无功功率的新技术。由于这种装置具有快速、连续调节无功等优点,在电力系统中得到重视与应用。但是由于其技术复杂成本又高,限制了在我国的普及。


     可调电抗器型无功静止补偿装置与现行静止无功补偿装置不同,它采用电抗器与电力电容器相配合来调整供电系统的无功功率,具有不产生谐波,控制电路简单,成本低,可靠性好的特点,可实现对无功功率进行快速、连续自动调节,使供电系统的功率因数达到最佳状态。

 

     二、系统结构与工作原理

  高压可调电抗器型无功静止补偿装置由电抗器、电力电容器组和控制电路组成,如图1所示。由电压互感器和电流互感器从电网取得电压、电流信号,经过控制电路输出与相角成比率的电压信号,控制和改变可控硅的导通角来改变可调电抗器控制绕组的电流,电抗器主绕组的电流也随之改变。


     由于可调电抗器与电容器组是并联在供电网络上的,可调电抗器中电流改变的同时也改变了主回路中电流的相位,使相位保持在预定值上。当负荷变化引起相位变动时,控制电路将相位变化值检测出来,改变可控硅的导通角,由可调电抗器控制绕组中电流的变化,去改变主绕组中的电流,调整主回路中电流的相位,使功率因数保持在预定值上。

 

     三、电抗器的工作原理

  电抗器是这种静止补偿装置的关键设备,其结构如图2所示。图中A、N是电抗器主绕组,K1、K2是控制绕组。电抗器工作时,K1、K2中通直流电流。当直流电流的大小发生变化时,铁心的相对磁导率将随之变化,主绕组电感量也随之变化,实现电抗值的连续可调。


     铁心的磁导率随磁场强度的变化而变化。当磁场强度为0时,相对磁导率并不等于1,当磁场强度达到H0时,相对磁导率最大,而达到H??1时,相对磁导率最小。当控制电流等于零时,电抗器工作在H0附近;加大控制电流,铁心的相对磁导率变小,电感量变小,电抗器电流变大,也就是电抗器的容量变大,反映在A、N两端的电抗值相对变小,这样用改变控制绕组的电流来达到改变电抗值的目的。这种可调电抗器的调节范围可达90%,电抗器本身产生的谐波也很小,实测值是2.5%。

 

     四、无功电流的测量及线路组成

     4.1基本原理  

     设:电压信号为sinωt,其中ω=2π×50,作为基准信号;电流信号为 I0sin(ωt φ),其中φ为功率因数角。将两个正交项的幅值I0sinφ及I0cosφ分离出来,就是有功电流和无功电流。    


     4.2控制电路

  以A相为例(B、C相与A相电路结构相同),IA、UA是经电流、电压互感器从A相获得的电流电压信号。信号IA经滤波、放大后送入cosφ检测电路;信号UA移相90°后变换成与UA同频率的方波,送入cosφ检测电路,cosφ检测电路输出与系统无功电流成比率的电压信号,与功率因数给定值比较,其差值经放大后触发可控硅,可控硅输出电压经整流后送给可调电抗器控制绕组。

 

     五、结论

  研制的10kV,180kvar可调电抗器型静补装置,经运行实验表明,谐波不大于25%,系统响应时间不大于0.3s,运行稳定可靠,系统功率因数保持在0.95~0.98。可以满足电力系统无功补偿的需要。


上海豫程电气有限公司(http://www.yucheng-sh.com)是一家集电抗器, 高压电抗器,高压空心电抗器, 输入输出电抗器,输入输出滤波器产品研发、制造、销售、服务为一体的高科技企业。我公司专业生产各种型号的高低压电抗器及变频器周边配套产品。



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探讨高压可调电抗器型静止无功补偿装置

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