致力于380V-35kV電網的諧波抑制與無功補償的動態無功補償裝置系統（TSC）分析

　　動態無功補償系統（TSC）的原理及應用 ：

　　動態無功補償裝置，采用晶閘管作為投切開關，跟隨負荷變化情況動態投切無功補償電容器組、實現改善電網功率因數的實時調節，響應速度為（10mS～20mS），即可在10mS～20mS內完成所有電容組的投入切除過程。如圖1，該裝置能有效調整電網的無功功率，使電網的功率因數達到0.95以上；并具有顯著的節能效果（25%以上）；根據現場負載無功與諧波情況，在TSC系統中采用特定的電抗器（占電容器容抗比例為5.67%~7.00%），可有效抑制諧波放大、降低TSC投切瞬間對電網的沖擊，達到有效改善供電系統功率因數的目的，滿足國標GB/T14549-93的相關要求。TSC一般采用過零投切，采用過零投切時電路的沖擊電流為零。為了投切效果更好，必須對電容預先充電。

　　現場工況初步分析：

　　我公司采礦車間配電示意圖如圖2所示，其中2*630kW提升機是最主要的諧波源，其配電情況主要器件參數如下：

　　供電變壓器：容量： ；短路阻抗： 6.9%；原邊電壓： ；副邊電壓： ；一次側電流57.7A，二次側電流874.8A。

　　提升機：額定功率： ；660V下直流提升機有2臺。

　　（1）當前主要問題：

　　① 耗電較高，存在無功補償問題；

　　②存在630kW直流提升機，故諧波主要在此；

　　③ 630kW直流提升機無功變化劇烈，需動態補償無功，同時濾除諧波；率因數為0.9。

　　④當前10kV母線功率因數較低。

　　（2）對采礦車間630KW提升機變壓器10KV側進行了現場測試，具體數據如下：

　　①系統無功功率在（524-1216）kVar間變化；

　　②功率因數最高時只有0.63，遠低于國標要求。必須補償無功。

　　③10kV母線電流畸變率很高，最高達110%，這是10kV系統不允許的，表明10kV母線諧波十分嚴重。由于提升機屬于直流負載，因此10kV母線諧波主要來自2臺630kW提升機整流柜。為分析流入1000kVA變壓器10kV側的諧波電流是否符合國標，根據用戶協議分析，當電網的公共連接點的最小短路容量不同于基準短路容量時，按下式修正的諧波電流允許值，基本轉換公式如下：

　　其中： －修正后的諧波電流允許值（h＝3，5，7，11，13）；

　　－基準電網短路容量，實際取值為100 MVA；

　　－實際電網短路容量， 。

　　注入1000kVA變壓器10kV側的5、11次諧波電流均超過了國家允許值，其中5次諧波超標4倍多，因此設計無功補償裝置時必須考慮諧波的治理問題。

　　分析結果：

　　考慮設計成本，采用在每臺提升機660V母線配置靜態濾波兼無功補償PPF與動態無功補償TSC相結合的治理方案，裝置整體無功補償容量1456kVar/660V，主要特點如下：

　　① 無源濾波容量為300kVar（690V），可有效濾除提升機產生的5次諧波；

　　② 動態無功補償容量為540kVar（720V），可滿足單臺提升機660V側電網的平均功率因數由0.2到0.90的無功補償需求。

　　③ 無源濾波裝置裝2面柜；動態無功補償裝置裝2面柜；

　　④ 可使660V電網瞬間功率因數最高達到0.95；

　　⑤ 在400V電網功率因數達到0.9的前提下，使10kV母線功率因數達到0.9以上。

　　⑥ 660V與10kV母線諧波滿足國家標準；

　　⑦ 有效抑制諧波，使原有無功補償電容器組可以投切。

　　無功補償技術是提高電網供電能力、減少電壓損失和降低網損的一種有效措施。電力電容器具有無功補償原理簡單、安裝方便、投資小，有功損耗小，運行維護簡便、安全可靠等優點。因此，在當前，隨著電力負荷的增加，要想提高電網系統的利用率，通過采用補償電容器進行合理的補償，是能夠提高供電質量并取得明顯的經濟效益的。傳統的無功補償裝置（如SVC）雖然目前應用比較廣泛，但由于損耗較大、自身諧波較多，技術上已顯落后，目前對它的研究主要集中在控制策略上。而基于電力電子逆變技術的無功補償裝置，由于其具有響應速度快、損耗及產生諧波小、能連續大范圍調節無功等諸多優點，正成為無功補償技術的發展方向。