一、MCR型靜止式動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的演變:
在早期的并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)中,動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備一般采用同步調(diào)相機(jī)、電抗器、電容器等,至今一些地方還在廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步,其整體性能也隨之有了較大的提高,但是,由于其運(yùn)行過程中存在運(yùn)動部件,使其操作、維護(hù)困難,另外,還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資高、電力損耗大等缺點(diǎn),使其推廣、應(yīng)用受到制約,并且逐漸被靜止式動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備所取代。
靜止式動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(Static VarCompensate)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,對系統(tǒng)產(chǎn)生的作用有:①增強(qiáng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。SVC安裝于中長距離輸電線路終點(diǎn)可以改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。②有力地支持系統(tǒng)電壓,防止電壓崩潰。系統(tǒng)發(fā)生故障或者負(fù)荷電流(尤其是無功電流)急劇增高的瞬間,SVC 能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)無功補(bǔ)償來支撐電壓以抑制電壓崩潰的趨勢。③有效地阻尼系統(tǒng)振蕩。SVC可以用極高的速度平滑地調(diào)節(jié)無功和電壓,具有調(diào)制狀態(tài)下工作的可能。④可以根據(jù)系統(tǒng)需要發(fā)出容性無功和感性無功。⑤可以抑制負(fù)荷電壓波動和閃變,校正功率因數(shù),有效改善電能質(zhì)量,節(jié)能降耗。
在電能質(zhì)量高污染行業(yè),解決非線性、高沖擊負(fù)荷帶來的各種問題,主要還是采用TCR型SVC和MCR型SVC這兩種靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備。八十年代以來,TCR型SVC經(jīng)過不斷的發(fā)展,成為主要應(yīng)用的動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備,解決了大量的動態(tài)無功補(bǔ)償問題,它以響應(yīng)速度快,技術(shù)相對成熟以及可控硅(SCR)器件可靠性高于可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力晶體管(IGBT、IGCT等)。但是,即使經(jīng)過了20多年以來的發(fā)展,還是無法擺脫自身難以克服的固有缺陷,阻礙了它廣泛推廣應(yīng)用的步伐,歸納起來總結(jié)如下:
1、SCR技術(shù)可靠性、穩(wěn)定性不高雖然SCR技術(shù)發(fā)展迅速,性能得到了很大的提高;但是,由單只SCR串聯(lián)組成的閥組,因?yàn)镾CR特性的制造離散性以及SCR串聯(lián)均壓問題等致命因素,降低了閥組的整體可靠性。而且,接入系統(tǒng)電壓等級越高這種情況也就越嚴(yán)重,極易造成運(yùn)行過程中任何一只SCR擊穿,都會使閥組整體損壞。
2、運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波嚴(yán)重
由TCR型SVC的工作方式可以看出,其運(yùn)行過程中,必定會向系統(tǒng)注入大量諧波。實(shí)踐證明,所產(chǎn)生的諧波電流總畸變率THDI應(yīng)在20%左右。即使采用了減輕諧波的主接線方式,5、7次諧波的含量依然相當(dāng)豐富。因此,即便是用電負(fù)載自身不產(chǎn)生諧波,也需要加裝濾波設(shè)備,并且增加了系統(tǒng)產(chǎn)生諧振的可能性。 在TCR中除可控硅全導(dǎo)通或關(guān)斷之外,其它工況下電流都是非正弦的,所以它是一個(gè)諧波源。
3、設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜,成本造價(jià)高
為保證閥組中每只SCR都能夠正確可靠導(dǎo)通,其觸發(fā)、監(jiān)控和保護(hù)等系統(tǒng)必須穩(wěn)定、可靠,這就使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。從其發(fā)展歷程不難看出,早期的電磁觸發(fā)到目前的光觸發(fā),雖然設(shè)備的整體可靠性在增加,但設(shè)備投資成本也相應(yīng)增加。另外,由于SCR閥組的容量與相控電抗器容量相同,需采用更有效的冷卻設(shè)備,以保證SCR閥組的正常工作,且容量越大冷卻方式就越發(fā)顯得重要,更進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)備造價(jià)。
4、設(shè)備體積龐大,增加建設(shè)費(fèi)用
由于相控電抗器是采用了“干式空心”的結(jié)構(gòu)形式,安裝時(shí)考慮到對其他設(shè)備和設(shè)施的影響,需要單獨(dú)放置,SCR閥組對安裝廠房也有一定的要求,而且濾波設(shè)備的占地面積很大,使得諸TCR型SVC的占地非常大,增加了項(xiàng)目建設(shè)資金。
5、維護(hù)工作量大,運(yùn)行費(fèi)用高