煤矿供电系统各种无功补偿方式比较.ppt

煤矿供电系统各种无功补偿方式比较一、引言二、各种无功补偿方式的比较1、电能质量治理设备的主要种类表1列出了几种主要的电能治理设备，其中还可衍生出更多种设备。根据国际大电网会议的分类，将接触器投切电容器（MCC）、接触器投切电抗器（MCR）、自饱和电抗器（SR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、晶闸管控制电抗器（TCR）七种都列为静止型无功补偿器（SVC）设备。目前，在国内国外煤矿中，主要采用的类型是TCR+FC型的SVC设备，即晶闸管控制电抗器+滤波兼无功补偿设备。2、TCR型静止型动态无功补偿装置(SVC)图1TCR+FC型SVC组成示意图2.2响应速度由图2可以看出，TCR+FC型SVC设备动态部分为采用的是晶闸管相控电抗器，荣信生产的SVC设备采用专用算法及DSP控制芯片等专有技术，可以保证SVC动态部分的响应时间小于10ms，且为平滑调节，足以满足负荷动态无功补偿快速、精确的要求。2.3谐波的治理TCR+FC型SVC设备，通过FC部分设置与电网特征谐波相同的滤波器对谐波进行滤除。荣信有多套类似设备的谐波治理经验，可以有效的治理负载产生的谐波。2.4三相不平衡的治理将不对称的电流进行分解，可以得到正序和负序电流，其中负序电流将使电力系统中以负序电流为起动元件的许多保护及自动装置产生误动作。由于负序及正序的相序相反，注入旋转电机后产生附加电动力，引起振动及附加损耗。荣信公司的SVC设备，采用STEINMETZ理论，可以有效地治理三相不平衡问题，减小不平衡度。STEINMETZ理论不仅能够提高功率因数，而且具有良好的分相调节能力，抑制负序电流达70%以上，尤其适合大功率交流电弧炉和大功率交流精炼炉。上述理论成功应用于国华神朔电铁、江苏沙钢集团100吨交流电弧炉；宝钢集团上钢五厂100吨交流电弧炉SVC装置等，为用户电能质量综合治理取得了良好的效果。2.5设备损耗SVC设备直接安装在高压侧，工作电流小，经统计，TCR型SVC设备的平均损耗为设备补偿容量的0.2%～0.3%。2.6调节特性TCR+FC型SVC通过调节晶闸管的触发角来改变TCR的无功输出，而荣信公司的TCR触发精度可以小于0.1电角度，所以可以得到线性平滑的无功输出。2.7应用TCR+FC型SVC设备广泛应用在电力系统、冶金、煤矿、电气化铁路等行业，技术先进，应用广泛，荣信有300余套SVC设备在以上行业中运行。3、MCR型动态无功补偿装置3.3损耗可控电抗器在额定负载时，铁芯工作在磁饱和区域，在这种结构下，磁饱和时的边缘效应显著，由于磁阀交替饱和，在磁阀附近铁芯区域存在较大的横向磁场分量，因此增加了电抗器铁芯和绕组的附加损耗，约为4%～7%。以武钢热轧三段为例，其容量为60000KVA，单线圈电阻为0.056欧姆，全载电流为3470A，则直流电阻损耗为：3×I×I×R=3×3470×3470×0.056=2022.9kW为补偿容量的3.37%。铁损和励磁损耗与之相当，则全载总损耗为6.7%～7%，武钢就此设备损耗的统计值为4%～7%。3.5运行噪音大、振动大武钢热轧三段MCR噪音实测达140分贝。3.6无功控制范围小饱和电抗器属于非线性元件，使得工作绕组的电流不能有效跟随控制绕组（励磁绕组）电流的变化而变化，也即补偿的无功功率有过补和欠补现象发生。为了抑制过补偿现象，设计时把控制电流限制为铁心完全饱和时电流的0.85以下，也就是说MCR的无功控制范围在0～85%之间，而不是0～100%之间。3.7应用MCR型SVC设备技术落后，损耗大，应用很少。客观上讲，自饱和电抗器或者可控饱和电抗器的出现是受限于当时的控制技术、光学技术，特别是电力电子技术的发展水平。所以在上世纪70年代中期就被用户和新技术的出现淘汰了。4、高压TSC型SVC图3TSC型SVC组成示意图4.2电压波动的治理由图3可以看出，TSC型SVC设备，动态部分为晶闸管投切电容器组，理论上TSC型的响应速度可以达到30ms，根本无法达到电炉快速补偿的要求（如果补偿设备响应时间大于25ms，就起不到对电炉的补偿作用），实际上因为低压动补（TSC）是晶闸管投切，晶闸管承受电流冲击能力较差，必须做到无过渡投切，这就要求在电网电压与电容器上的残余电压相等时，瞬间给晶闸管发出脉冲，做到理论上的无过渡投切，但实际上电网电压在不断变化，电容器也在不断放电，所以无过渡投切是不可能的，只能是有过渡投切，有过渡投切最终造成晶闸管和电容器寿命缩短或损坏，工程中为了避免设备损坏，一般采用放电电阻对电容器组进行放电，待电容器组放电结束后再投入。根据国家要求即使采用外放电线圈对电容器组进行放电，对其的要求是5s内降低至25V。实际上TSC型的电容器组的重新投入时间约在数百毫秒，这远远不能满足电炉快速补偿的需要