電容器行業需要適應電力工業新技術的發展
發布時間:2019-07-13 17:20:10來源:
2采用CAPS方法進行無功補償眾所周知,SVC是高壓輸變電系統中一種常用的、效果較好的無功補償設備,但它同樣也存在一些缺點,如結構復雜、價格較篼。因而對于電壓波動鐸率較低、質量要求不高的場合,國外已開始采用一種將串聯電容器組部分短路的方法)來進行無功補償。相比于SVC,在價格上具有一定的優勢。早在1996年,美國就已將此項技術應用于一組又進一步展開了將其應用于500kV系統的研究CAPS的原理如所示。在系統電寰電1引畝胗著科學技術的進步,大量新穎的輸變電系統、輸變電設備,如:靈活交流輸電系統FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)、高壓直流輸電系統HVDC(HighVoltageDirectCurrent)、靜止無功補隹設SeriesCapacitor)等正在電力工業中不斷涌現。電力電容器作為電力系統的重要部件和設備,其發展的重要性和緊迫性可見一斑。電力電容器制造行業應該在深人了解電容器運行條件(正常及各種異常情況等)的基硇上,不斷適應電力系統運行部門的要求,積極、主動地研制高可靠性、經濟實用的產品。與此同時,電力電容器行業還應及早了解具有發展前景的電容器裝置或部件,并及時地針對其特點、配置和保護等方面的問埋進行研究。因而從這個童義上出發,國外已有的發展經酴就很值得我們借鑒和學習。在利用電力電容器進行無功補償方面,國外已開發了一些新的應用技術,現舉例介紹如下。
電容器行業需要適應電力工業新技術的發展王雪梅嚴1(1.西安理工大學,西安710048;2.西安交通大學,西安710049:充分了解電力電容器及其配套裝置的發展情況是設計劂造優A產品的重要依據。本文兩介了國外在應用電容器進行無功補償方面的一些*的發展動向希望我B的電容器造行業能更主動地適應電力工業以及相關行業的發展需》關鍵謂:無功補傣;CAPS;橋接電容器;GCSC;諧波電容器件泡和保護方面進行了分析。經過全面比較之后,認為無熔絲結構的電容器更為可靠。主要原因如下:在所示無熔絲結構的電容器中,若個別串聯單元出現擊穿時,由于在該串聯單元中并無并聯單元,因而就不會出現其它單元對擊穿單元放電的理象;而且由于串聯組又是由多個串聯單元構成,因而個別單元的擊穿也不會引起該組電流的劇增。
除此之外,還對三種不同結構(外熔絲結構、內熔絲結構、無熔絲結構)的電容器進行了性能價格的比較。
基于各指標的計算、分析和比較,研究人員得出了采用CAPS進行無功補償的比較佳方案。
3采用橋接電容8法進行無功補隹美國是世界上第一個采用橋接電容雄(BridgeCMcitorBank)的方法實現無功補償的國家。上世紀末,美國AEP(美曲2有、無CAPS時的無功出特性為了深人研究CAPS的性及相關設備,研究人員利用電磁暫態程序EMTP)主要針對以下問對CAPS進行了棋擬計算和分析:①短路開關閉合時電容器的放電過程;②短路開關斷開后電容器殘留電荷的*收情況;③短路開關閉合后CAPS在母線上所引起的暫態過程。
在上述工作的基礎上,研究人員還對兩種不同結構的電容器(外熔絲結構和無絲結構,分別如、4所示),在控電350Mvar的外誄絲構的電客器件壓正常降低,如對發電機組進行重新調度、有計劃的停電時,可以采用將占并聯電容器額定容量2%-33%的電容器進行短接的方法來提高系統電壓;而在系統電壓恢復以后,再將己切除的電容器組投入運行,這就是CAPS的基本原理。
是一組額定電壓為230kV的并聯電容器在有、無CAPS時所輸出的無功功率的對比示意圖。為了說明CAPS的性能,表1給出了一個額定電壓為550kV、額定容量350Mvar的電容器組在不同無功功率輸出下的控制方案。
表1CAPS的輸出容量無功出30分神內的無功出(Mv*)紇路百分比*)無困5兩種不同的無功補方案國電力公司)在設計Leslie地區無功補償方案時,原計劃在當地安裝一組161kV、65MVar的并聯電容器和相應的開關裝置,如(a)所示,但由于該地區處于山區,土地資源有限,因而比較后改用了如(b)所示的方案,即在161kV和69kV系統之間橋接安裝43.2MVar的并聯電容器組,而另一處Hagard配以69kV、24.3MVar的并聯電容器組中給出的電壓標么值是指當BeaverCreek處的電涿已斷開、系統負荷處于比較大時的數值。
比較分析后,AEP認為在提供相同的無功功率容量的前提下,相比與(a)所示的方案,(b)中的方案具有以下優點:①由于161/691cV側的橋接電容器組和69kV側的低壓并聯電容組可以分別獨立運行,因而增加了系統運行和控劁的靈活性;②由于橋接方案采用的是兩組獨±的電容器,因而其開關操作所引起的暫態過程相對戚弱,使得系統的供電質量得到改善;③相比與單獨的不接地161kV系統((a)所示方案),橋接系統開關裝置的成本較低;并且由于橋接方案減少了Leslie地區的占地面積,因此其總體成本較少。
關于橋接電容器的具體設計,還未見有關報導。
4采用GCSC進行無功補償我國早期在設計串聯電容器時曾沿用過前蘇聯的經驗。例in對于同樣材料、工藝的電容器,如用于串聯時其內絕緣選用的工作場強要比用于并聯時低約20%,而外絕緣的尺寸也要比同電壓等級的用于并聯電容器的外絕緣尺寸大好幾倍,如,釕定電壓lkV的電容器的出線套管要采用6kV級別的。而如今電容器的材料、工藝、保護等已發生了很大變化,田6TCSC原理曲如何根據電力系統的實際運行需要來合理設計串聯電容*呢,對于國外在利用串聯電容器進行無功補償方面的應用技術,舉例作一個簡要的介紹。
出的一個采用晶閘管控制的串聯電容器TCSC(IliyristorControlledSeries Compensator)進行無功補償的原理圖,其中對串聯電容器C的投人由晶閘管7/、72來控制。TCSC雖然耐用,但由于電容器與可變電抗器相并聯,因而存在一定的諧振區。
近年來研究人員已開始采用由門極)來進行無功補償,如所示w.GCSC中GTO的控剿信號與輸電線路電流i、電容器端電壓心的關系如所示。
H8戰電流“私容》電壓與GTO導通角的關系因GT0的控制角可以連續改變,所以相應地GCSC的無功補償量也可以連續調節。因此在這點上GCSC優于TCSC.但是,GCSC同樣也存在不足,比如說諧波,這一點從中的電壓波形中可以很明顯地看出來。當控劁角7=120*且GCSC工作在穩定狀態時,中電壓的正值部分與負值部分的波形完全相同,此時它僅含有奇次諧波。這時諧波電壓的幡值可按下式計算:端電壓的峰值,而y為CT0的控制角為諧波次?。╢c=3,5,7,9)。因此改變GT0的控制角y,請波電壓峰值也將顯著變化,如所示。當y=120*時,3次諧波可能接近15.而諧波對電容器介質,特別是全腠介質的壽命有很大影響,過去曾作過介紹|51.曲9GCSC中的3、5、7次電壓請波為了減少諧波,研究人員提出了多棋塊結構的組合式GCSC的方案,如0所示;或是采用加變壓器的方式,1為攄除3次及其倍數次諧波的變壓器的連接方式圖。
?、取抖娍?奴與小客量的GCSC的IR合(b)多個GCSC的喳合( 只有詳細了解了不同電容器的工作狀況,才能為設計制造適合于電力行業使用的電容器無功補償裝置提供切實可行的依據。
5結束語目前電力電容塍廣泛應用于電力行業各部門。隨著我國經濟的迅速發展,電力行業又迎來了新的發展機遇。如何把握機會,提高產品的適用性和競爭力,應該是值得電力電容器制造行業深人思考的現實問埋。而了解國外行業的發展動向,學習、借鑒已取得的成果和經驗,不失為促進自身行業發展的一劑良方。