低压动态无功补偿装置研制及实施

一、概述 随着电力电子设备技术的飞速发展，大功率电力电子设备的大量投入，注入电网的谐波日益增多，电网污染日趋严重，电网品质严重恶化。传统的静态补偿及静态无源滤波装置已无法满足改善电网质量要求，动态无功补偿（快速跟踪无功补偿）与谐波治理的问题日益突出，为此在2006年，电气公司与北京时代派奥斯公司共同研制开发出TFC系列智能型动态无功补偿滤波装置，应用先进的电力电子技术、信号技术、智能控制技术，采用科学、有效、经济的技术手段，一方面有效的解决了谐波无功干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面可根据用户实际要求抑制或治理谐波，清洁电网环境，是新一代智能化动态无功补偿及谐波治理的新型装置。 TFC系列动态无功补偿滤波成套装置，主要由监控终端、开关模块、电容器、电抗器、断路器、机柜等构成，按功能可分成标准调谐型、非标滤波型，高压补偿型。 二、典型原理 三、主要技术特点 1.设计为相对独立的控制与监测保护两个模块，将动态无功补偿滤波成套装置与配电自动化系统有机结合起来，实现瞬时投切控制、相关电能质量、配电参数的现场在线监控。 2.在线电能质量监测——采用高速数字信号处理器DSP作为CPU，运算速度可达2000万/秒，采用16位AD装换，可实现高速同步采样，采集三相电压、电流信号，采样频率3.2KHZ，快速FFT（傅立叶变换）算法实现各项参数的精确检测和计算。 3. 可存储记录整点数据、累计数据及各种事件，数据存储时间60天以上。 4.配置多种通讯接口、多种通讯协议，通过遥测、遥信、遥控实现远方在线监测、浏览和设置。 5.具备过电压、欠电压保护、温度保护、断电保护、缺相保护、不平衡保护、过流及短路保护等多种数字化保护功能，保证设备安全运行。 6.投切开关采用先进的大功率晶闸管电流过零点投切技术，在10ms内完成投切，实现零电流投入零电流切除，确保无涌流，无冲击，运行更加稳定、安全、可靠。 7.独立风道散热系统使得晶闸管散热均匀，冷却风力集中，冷却强度高，有效的提高了晶闸管的使用效率，整体散热效果好。 四、主要技术指标 1.额定电压：分为400V、660V、1100V三个档级 2.动态响应时间：﹤20ms 3．谐波测量范围：1-31次 4.精度：电压、电流0.5级、功率1.5级 5、基波无功补偿：功率因素可达到0.9-0.95以上 五、系统应用 包钢炼钢厂新转炉变电所是连铸区域的供配电系统，是炼钢厂生产的重要环节，现状是无功负荷较大，电能浪费现象严重，谐波含量较多，新转炉变电所现有四段母线，为了提高功率因数和治理谐波，所以在2006年6月新装四套TFC动态无功补偿滤波装置，每段母线配备一套，配置如下： Ⅰ、Ⅱ段： 单柜 440 KVr 660A 400V Ⅲ 、Ⅳ段： 双柜 主柜 375 KVr 565A 400V 辅柜 430 KVr 650A 400V Ⅰ、Ⅱ段使用的电容器：360μF×4（并联） 360μF×2（并联） 360μF×1 180μF 六、问题的解决 在使用TFC装置前，各段母线的功率因数分别如下： Ⅰ段：A相：0.7683 B相：0.6820 C相：0.7636 Ⅱ段：A相：0.8074 B相：0.8423 C相：0.7800 Ⅲ段：A相：0.7884 B相：0.6982 C相：0.7956 Ⅳ段：A相：0.6777 B相：0.7851 C相：0.8272 各段功率因数较低，并且各相功率因数不平衡； 在使用TFC装置后，各段母线的功率因数分别如下： Ⅰ段：A相：0.9989 B相：0.9994 C相：0.9992 Ⅱ段：A相：0.9936 B相：0.9930 C相：0.9932 Ⅲ段：A相：0.9895 B相：0.9873 C相：0.9887 Ⅳ段：A相：0.9986 B相：0.9990 C相：0.9981 各段母线经过无功补偿后的功率因数均可达到0.98以上，并且各相之间平衡。 TFC装置的使用不仅仅是功率因数的提高，更为重要的的是TFC装置的反应速度是30ms，比传统的无功功率自动补偿系统更能适应如今日益复杂变化的负载结构。传统的无功功率自动补偿系统，采样、执行及等待变化的时间大约为30――50S，已不能适应如今现场实际情况的要求。而且随着负载变化的复杂性和快速性，原有的无功功率补偿系统，由于反应时间长，已经对系统的安全造成了一定程度的威胁。因此TFC装置的成功应用，又在低压动补的领域里开拓出一片新的天地。特别是在市场竞争白热化的今天，为电气公司增加了制胜的筹码。