机场10kV配网无功补偿及谐波抑制方法的研究
发布时间：2021-07-01 13:45
无论从日常生活到工业生产,还是军工领域到航空航天,电能无疑发挥着举足轻重的作用。伴随科技的进步,人们对电能质量的要求也越来越高。与此同时,工业中非线性负载的大量使用,导致电网无功不平衡和谐波污染现象日益增多。其产生的冲击负荷降低了电能的质量,同时衍生出电能利用率降低、电费支出增加、缩短电力设备使用寿命,甚至破坏电力设备等一系列问题。这会使电力安全运行变得困难,并影响企业的效益。因此,无功补偿装置的研究应用直接关系电力系统运行的可靠性,高效性,经济性。本文以鄂尔多斯机场候机楼10kV变电站无功补偿与谐波抑制为研究对象,针对现行的传统无功补偿装置——并联电容器在补偿过程中的不足,对具有谐波抑制功能的SVG展开了研究,具体的工作如下:文中首先结合当前鄂尔多斯机场的供电情况以及无功对供电造成的影响。从企业安全运行、节约成本的实际角度出发,提出了研究无功补偿装置的必要性。然后介绍了无功补偿装置的发展史,分析了SVG的优越性并选择其为研究对象。在SVG研究方面,重点学习了其结构及工作原理、无功电流检测及控制策略。本文中无功电流检测采用改进后的i p、i q
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TCR单相原理图
-10-胁，所以在其中串联了一个小电感来防止冲击电流造成的威胁。这种电容器相比于其他电容器而言，关键技术是控制晶闸管的导通时间，基于多年实践研究，找到了一种最佳的投切时间，能将此时电路的冲击电流变为零。不过静止无功补偿装置功耗大，占地面积大，在调节时会产生大量谐波，谐波不仅会引起电力设备过热产生绝缘老化，还会引起电磁兼容，造成电磁污染、辐射等环保问题。图2.3TSC单相结构图2.2.2静止无功发生器（SVG）20世纪80年代以来，一种更加先进高压的动态无功补偿发生装置在电力电子技术迅猛发展的背景下诞生了，全控性器件实现了动态无功补偿]8[。传统补偿装置响应时间长、调节性能差、补偿范围有限。SVG可以动态补偿频率和幅值都变化的谐波和无功功率，其工作时所需的储能元件不大，可以做到连续调节，受电网阻抗影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。其运行范围更广，响应速度更快，更好的保障了补偿后的无功电流。为了执行动态无功补偿，控制电桥交流侧的输出电压的相角和幅度，或控制交流侧电流，使该电路吸收或者释放满足系统稳定运行要求的无功功率。静止无功发生器将自换相桥式电路并联到电网上，有时串接电抗器]9[。这种控制方式是目前无功功率控制领域的最佳方案，传统的电容器、调相机等无功发生装置是无法达到静止无功补偿器的效果的]10[。与SVC相比，SVG有着以下特点：调节迅速、补偿区间大、控制精确，不但可以补偿感性负载，还可以调节容性负载；在系统电压降低的环境下，SVG产生的
-11-补偿电流不受其影响；SVG作为新一代电力电子可控的无功补偿设备，维护方便且维护费用低。目前国内已经普及了电容器补偿，补偿后的功率因数没有SVG高，国内动作最快的电容器补偿时间也要200毫秒，而SVG则要几十毫秒就可以解决，在消除谐波方面，一直都采用电容式消除方法，但是电容本身也会产生谐波，因此不能根除谐波，在使用寿命方面，目前采用的设备寿命普遍较短，而SVG使用寿命可达到10年，从这几点就可以看出SVG不可比拟的优势。图2.4SVG接入系统方式图对于SVG的研究已经不再局限于其自身性能的进一步优化，现在已经逐渐扩展到了应用实践领域，凡是有大型用电设备的的地方都配有无功补偿装置。早些年对SVG的补偿是以输电系统为主，随着不断发展，现已发展到了对配电系统负荷进行多样化的无功补偿。特别是在那些功率因数较低的煤矿地区、企事业单位区应用较多。居民区除了日常白炽灯照明外，空调、冰箱等也都是无功消耗对象不容忽视。由于在偏远地区的用电状况较为恶劣，多数地区供电不足，特别是当有大型设备投入后，迫切需要装补偿设备来应对电压波动非常大且功率因数特别低的状况。SVG使用的是IGBT构成自换相桥式的电路。为了控制电压和相位来控制电桥电路，电抗器可以通过IGBT并联连接。这样SVG既能对谐波补偿还能够对冲击电流做出准确跟踪，做好抑制作用。所以研究SVG，不但能够提高机场供电系统的稳定性，同时提高供电质量，还能减少谐波污染对设施设备的损耗，节约经济成本。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿电网谐波治理及无功补偿的研究[J]. 武永磐. 能源与节能. 2014(10)
[2]一种低开关频率PWM整流器的满意预测控制策略[J]. 曹晓冬,谭国俊,王从刚,李浩. 中国电机工程学报. 2013(27)
[3]智能电网环境下典型行业的动态无功补偿与谐波治理综述[J]. 沈志伟. 电子世界. 2012(21)
[4]某厂改造工程6kV供电系统无功补偿与谐波治理[J]. 刘义友,吴方达,徐芸,刘宾. 电气传动. 2011(12)
[5]基于有源滤波和动态无功补偿技术的煤矿6kV供电系统谐波治理[J]. 王建华,任子晖,付华科. 煤矿安全. 2011(10)
[6]先进电力电子技术在智能电网中的应用[J]. 张文亮,汤广福,查鲲鹏,贺之渊. 中国电机工程学报. 2010(04)
[7]基于可变电抗的静止无功补偿器拓扑结构研究[J]. 袁佑新,蔡珊珊,班泉聚,肖倓茀,徐铁梁. 武汉理工大学学报. 2009(12)
[8]采用改进重复控制的大功率电力电子负载[J]. 王成智,邹旭东,许赟,邹云屏,张允,陈伟,佘煦,李芬. 中国电机工程学报. 2009(12)
[9]10kV配电线路无功补偿的选择[J]. 李泳泉,金华芳,胡惜超. 电力电容器与无功补偿. 2008(02)
[10]基于数学形态学的谐波检测与电能质量扰动定位方法[J]. 曾纪勇,丁洪发,段献忠. 中国电机工程学报. 2005(21)
硕士论文
[1]低压配电网中无功补偿智能电容器的研究与设计[D]. 刘亚东.安徽理工大学 2018
[2]基于谐波抑制的静止无功发生器的研究与实现[D]. 李宇航.长春工业大学 2018
[3]基于SVG的无功补偿技术的研究[D]. 史汗青.河南科技大学 2018
[4]分布式电源与SVG的协调控制研究[D]. 赵守安.广东工业大学 2018
[5]基于MMC的三相四线制STATCOM交流侧控制策略及保护的研究[D]. 郭学成.华北电力大学 2017
[6]炼钢交流电弧炉电能质量问题的分析与治理研究[D]. 廖延涛.南京师范大学 2016
[7]农村电网的谐波抑制和无功补偿发生器的研究[D]. 张恬甜.华北电力大学 2014
[8]基于自适应陷波滤波器的时变间谐波分析仪设计[D]. 郭琳琳.合肥工业大学 2013
[9]配电网中基于DSP的动态无功补偿装置研究[D]. 顾训华.河北工业大学 2012
[10]静止无功发生器（SVG）的研究及应用[D]. 鄢家财.兰州理工大学 2011
本文编号：3259247
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TCR单相原理图
-10-胁，所以在其中串联了一个小电感来防止冲击电流造成的威胁。这种电容器相比于其他电容器而言，关键技术是控制晶闸管的导通时间，基于多年实践研究，找到了一种最佳的投切时间，能将此时电路的冲击电流变为零。不过静止无功补偿装置功耗大，占地面积大，在调节时会产生大量谐波，谐波不仅会引起电力设备过热产生绝缘老化，还会引起电磁兼容，造成电磁污染、辐射等环保问题。图2.3TSC单相结构图2.2.2静止无功发生器（SVG）20世纪80年代以来，一种更加先进高压的动态无功补偿发生装置在电力电子技术迅猛发展的背景下诞生了，全控性器件实现了动态无功补偿]8[。传统补偿装置响应时间长、调节性能差、补偿范围有限。SVG可以动态补偿频率和幅值都变化的谐波和无功功率，其工作时所需的储能元件不大，可以做到连续调节，受电网阻抗影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。其运行范围更广，响应速度更快，更好的保障了补偿后的无功电流。为了执行动态无功补偿，控制电桥交流侧的输出电压的相角和幅度，或控制交流侧电流，使该电路吸收或者释放满足系统稳定运行要求的无功功率。静止无功发生器将自换相桥式电路并联到电网上，有时串接电抗器]9[。这种控制方式是目前无功功率控制领域的最佳方案，传统的电容器、调相机等无功发生装置是无法达到静止无功补偿器的效果的]10[。与SVC相比，SVG有着以下特点：调节迅速、补偿区间大、控制精确，不但可以补偿感性负载，还可以调节容性负载；在系统电压降低的环境下，SVG产生的
-11-补偿电流不受其影响；SVG作为新一代电力电子可控的无功补偿设备，维护方便且维护费用低。目前国内已经普及了电容器补偿，补偿后的功率因数没有SVG高，国内动作最快的电容器补偿时间也要200毫秒，而SVG则要几十毫秒就可以解决，在消除谐波方面，一直都采用电容式消除方法，但是电容本身也会产生谐波，因此不能根除谐波，在使用寿命方面，目前采用的设备寿命普遍较短，而SVG使用寿命可达到10年，从这几点就可以看出SVG不可比拟的优势。图2.4SVG接入系统方式图对于SVG的研究已经不再局限于其自身性能的进一步优化，现在已经逐渐扩展到了应用实践领域，凡是有大型用电设备的的地方都配有无功补偿装置。早些年对SVG的补偿是以输电系统为主，随着不断发展，现已发展到了对配电系统负荷进行多样化的无功补偿。特别是在那些功率因数较低的煤矿地区、企事业单位区应用较多。居民区除了日常白炽灯照明外，空调、冰箱等也都是无功消耗对象不容忽视。由于在偏远地区的用电状况较为恶劣，多数地区供电不足，特别是当有大型设备投入后，迫切需要装补偿设备来应对电压波动非常大且功率因数特别低的状况。SVG使用的是IGBT构成自换相桥式的电路。为了控制电压和相位来控制电桥电路，电抗器可以通过IGBT并联连接。这样SVG既能对谐波补偿还能够对冲击电流做出准确跟踪，做好抑制作用。所以研究SVG，不但能够提高机场供电系统的稳定性，同时提高供电质量，还能减少谐波污染对设施设备的损耗，节约经济成本。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿电网谐波治理及无功补偿的研究[J]. 武永磐. 能源与节能. 2014(10)
[2]一种低开关频率PWM整流器的满意预测控制策略[J]. 曹晓冬,谭国俊,王从刚,李浩. 中国电机工程学报. 2013(27)
[3]智能电网环境下典型行业的动态无功补偿与谐波治理综述[J]. 沈志伟. 电子世界. 2012(21)
[4]某厂改造工程6kV供电系统无功补偿与谐波治理[J]. 刘义友,吴方达,徐芸,刘宾. 电气传动. 2011(12)
[5]基于有源滤波和动态无功补偿技术的煤矿6kV供电系统谐波治理[J]. 王建华,任子晖,付华科. 煤矿安全. 2011(10)
[6]先进电力电子技术在智能电网中的应用[J]. 张文亮,汤广福,查鲲鹏,贺之渊. 中国电机工程学报. 2010(04)
[7]基于可变电抗的静止无功补偿器拓扑结构研究[J]. 袁佑新,蔡珊珊,班泉聚,肖倓茀,徐铁梁. 武汉理工大学学报. 2009(12)
[8]采用改进重复控制的大功率电力电子负载[J]. 王成智,邹旭东,许赟,邹云屏,张允,陈伟,佘煦,李芬. 中国电机工程学报. 2009(12)
[9]10kV配电线路无功补偿的选择[J]. 李泳泉,金华芳,胡惜超. 电力电容器与无功补偿. 2008(02)
[10]基于数学形态学的谐波检测与电能质量扰动定位方法[J]. 曾纪勇,丁洪发,段献忠. 中国电机工程学报. 2005(21)
硕士论文
[1]低压配电网中无功补偿智能电容器的研究与设计[D]. 刘亚东.安徽理工大学 2018
[2]基于谐波抑制的静止无功发生器的研究与实现[D]. 李宇航.长春工业大学 2018
[3]基于SVG的无功补偿技术的研究[D]. 史汗青.河南科技大学 2018
[4]分布式电源与SVG的协调控制研究[D]. 赵守安.广东工业大学 2018
[5]基于MMC的三相四线制STATCOM交流侧控制策略及保护的研究[D]. 郭学成.华北电力大学 2017
[6]炼钢交流电弧炉电能质量问题的分析与治理研究[D]. 廖延涛.南京师范大学 2016
[7]农村电网的谐波抑制和无功补偿发生器的研究[D]. 张恬甜.华北电力大学 2014
[8]基于自适应陷波滤波器的时变间谐波分析仪设计[D]. 郭琳琳.合肥工业大学 2013
[9]配电网中基于DSP的动态无功补偿装置研究[D]. 顾训华.河北工业大学 2012
[10]静止无功发生器（SVG）的研究及应用[D]. 鄢家财.兰州理工大学 2011
本文编号：3259247
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