35kV供电系统无功补偿和谐波治理

35kV供电系统无功补偿和谐波治理

张文

（淮南矿业集团选煤分公司安徽省淮南市232001）

摘要：随着硅整流技术的不断改进，硅整流器和晶闸管越来越多地应用于各个行业。包含半导体非线性元件的整流变压器是电力系统的主要谐波源。整流和逆变器无功功率影响不大，但在运行过程中产生大量谐波，降低了电网的电能质量，给用户和其他用户带来了严重的危害。必须根据电能质量的相关标准进行限制。滤波装置有效滤除高次谐波并为电网提供容性无功功率。

关键词：35kV供电；供电系统；无功补偿；谐波治理

1、前言

随着中国电气化铁路建设的快速发展，给人们带来了极大的便利，但给配电网带来了严重的污染。供电方式目前主要在中国使用。配电网的三相电流是不对称的，负序电流很大。此外，由于使用高速电力机车。高速电力机车的负荷对电网影响很大，供电系统的电压波动和闪变现象严重。此外，配电网将短路，开路，雷电过电压，电容器开关，变压器接线调整。电网的电能质量会造成严重的干扰。

2、谐波和无功功率补偿的意义

所说的谐波控制的过程就是指在谐波诞生的地方安装相应的滤波器来针对谐波进行一次过滤，进而吸收谐波产生的电流，特殊的滤波器设备可以有效滤除高次谐波。同时，它为电网提供容性无功功率，实际应用的过程中这一功能将会起到巨大的作用，除了净化电源环境，降低视在电流和视在功率之外，还可以减少加热设备和输配电设备的谐波电流，并且可以直接节省有功功率。消除谐波振动，延长电气设备的使用寿命;有效消除计算机保护，自动控制等敏感元件。由于滤波器由电抗器和电容器的串联连接形成，因此在滤波过程中，可以将容性无功功率注入电网中以提高功率因数并满足电源部门规定的功率因数评估要求。消除无功电流相当于增加配电设备的容量，减少线路损耗并补偿无功功率。增加终端网络电压对于优化电源环境也非常重要。SVC静态无功补偿装置主要用于补偿用户总线的无功功率，并通过不断调整其无功功率来实现。电池的基本结构是串联两个反晶闸管。反应堆。晶闸管在电源电压的正半周期和负半周期之间交替。晶闸管α的相位角在90°和180°之间。当晶闸管完全打开时，控制角为90°，导通相完全切断180°。在U基本不变的前提下，增加相位控制角可以减小TCR电流I和感应无功功率输出。相反，减小相位控制角将增加TCR电流I并增加感应无功功率输出。

3、SVC静止无功补偿系统的性能

由于电力电子元件的电压和容量的限制，有源电力滤波器只能通过间接方法应用于中高压电源系统。常见的谐波抑制方法是HAPF。混合有源滤波器（HAPF）结合了有源和无源滤波器的优势，可实现高容量固定容量无功功率，同时动态抑制配电系统中的谐波电流分量。IHAPF广泛用于高压电源系统。apf通过基本或并联谐振分支连接到配电系统，这极大地降低了apf的容量。对于具有基本上并联的谐振分支结构的IHAPF，由于谐振分支的较大基极阻抗，难以产生大容量无功功率。因此，IHAPF使用最广泛使用的基本串联谐振分支结构。除了传统的电流快速断开和过流保护外，TCR还具有不平衡保护，低压保护，频率保护等功能。有两种类型的谐波源，谐波电流源在具体应用的过程中会根据自身特性和实际操作过程中产生的一些具体情况而表现出来不同的情形，是和电力系统参数没有必然的联系的。另一种是谐波电压源，发电机还产生谐波电位并同时发出基本电位。发电机的谐波电位取决于发电机的结构和运行状态。事实上，发电机和变压器等电力设备的烟雾输出的谐波电位分量几乎可以忽略不计。因此，存在于电源系统中并实际作用于其上的谐波源主要是谐波电流源。在并联电容器无功补偿系统中，电网主要由感应电抗的主电路控制。在工频条件下，并联电容器的电容器电抗远大于系统的感抗，并且可以发送无功功率来补偿电网。然而，在具有谐波背景的系统中，大量非线性负载将产生注入电网的大量谐波电流。对于这些谐波频率，造成电感电抗显着增加，并且补偿系统的容抗显着降低以产生谐波电流。如果电容器的工作电流超过其额定电流的1.3倍，则电容器将因过电流而失效。另外，对于无功功率补偿系统的调谐频率，如果在电网中存在特定频率的谐波电流源，则谐波将直接放电并且将发生并联或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流显着高于谐波电压和没有谐振的电流。在电网谐波背景中，为了滤除谐波，必须提供谐波释放路径，即使基波和谐波短路，即通过谐波直接返回谐波源。通过过滤器而不是进入系统。为此，可以使用无源滤波器，通常是由电容器，电感器和适当的电阻值组成的单个调谐滤波器。通过设置参数，电感和电容电抗装置的谐波频率滤波得到平衡，即滤波器呈现低阻抗调谐频率，使谐波能够平滑地通过滤波器并返回谐波源滤除谐波。

4、SVC净值型的无功补偿系统组成

控制系统是SVC静态无功补偿器的核心。以数字信号处理器为核心器件，无功功率和补偿电纳能够快速准确地计算出实时监测系统的无功功率和相位控制角度，并根据周期时间动态补偿无功功率。晶闸管阀打开时进行调整。SVC控制系统由控制柜A（包括：主控箱，输入/输出集成控制箱，计算机测控装置），控制柜B（脉冲形成箱，脉冲阻抗匹配反馈箱，阀组故障检测箱）组成。和后台监控系统。控制机柜A的电压和电流信号采集点。经过计算和处理，将触发脉冲发送到机柜B.控制柜B将触发脉冲转换为所需的脉冲信号，实现触发脉冲输出，并监控工作状态晶闸管。控制系统的触发脉冲连接到晶闸管阀块，并且晶闸管触发角由脉冲信号控制，使得所需的补偿电流在TCR电路中流动。后台监控系统用于检测SVC设备的运行状态，并根据现场工程条件调整SVC设备的相关参数。后台监控系统可以安装在设备侧和用户监控室，实时监控SVC系统的运行状态。TCR电路的基本结构是两个反相晶闸管与两个相控电抗器串联连接。它们通过高压总线上的三角形连接直接连接，相当于感应负载下的一组交流稳压器电路。阀组件包括晶闸管和热管散热器，脉冲变压器TTA403，RC吸收电路，晶闸管阀故障检测模块，BOD模块等。根据电压电平，选择不同数量的晶闸管以在不同数量的阀块框架中形成晶闸管阀块。每相阀架外的脉冲变压器TTA403通过6根脉冲电缆馈入线圈。来自控制柜B的晶闸管触发脉冲通过六根脉冲电缆，并在每个脉冲变压器侧产生一系列触发脉冲。这些脉冲触发每个晶闸管的栅极驱动以打开晶闸管阀;然后，相控反应器用于控制感应电流的输出。

5、结束语

在高压配电网中进行集中的谐波抑制和无功补偿的成本较低且维护非常方便，故得到普遍关注。然而，由于电力电子器件耐压和容量的限制，目前国内外在高压系统中进行谐波治理和无功补偿仍有一定难度。

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