ЛР2. Исследование режимов работы трехфазного статического компенсатора реактивной мощности
 Скачать 439.5 Kb.
|
|
Цель работы: исследование режимов работы трехфазного статического компенсатора реактивной мощности. Теоретическая часть Статические компенсаторы — это батареи конденсаторов и другие источники реактивной мощности (ИРМ), не имеющие вращающихся частей. К ним относя батареи статических конденсаторов (БК), которые устанавливаются на подстанциях промышленных предприятий вблизи потребителей реактивной мощности. С появлением мощных высоковольтных полностью управляемых полупроводниковых приборов типа IGCT и IGBT началось внедрение нового типа устройств, называемых СТАТКОМ (статический синхронный компенсатор), задачей которых является улучшение качества электроэнергии и повышение эффективности систем ее передачи и распределения за счет компенсации реактивной мощности, регулирования напряжения и повышения устойчивости работы энергосистем. По сравнению с другими традиционными устройствами компенсации реактивной мощности СТАТКОМ имеет ряд преимуществ, приведенных ниже: лучшие динамические характеристики; возможность поддержания номинального емкостного выходного тока при низком напряжении системы, что, в свою очередь, обеспечивает более высокую динамическую устойчивость передачи; благодаря высокой частоте переключения приборов, СТАТКОМ может осуществлять активную фильтрацию гармонических токов нагрузки; меньший уровень активных потерь мощности. СТАТКОМ может применяться для решения следующих задач: - стабилизация и регулирование напряжения; - компенсация реактивной мощности; - симметрирование нагрузки путем потребления активной мощности из одной фазы и выдачи ее в другую; - демпфирование колебаний в энергосистеме, поскольку СТАТКОМ обладает высоким быстродействием; - активная фильтрация напряжения, что объясняется возможностью формирования не только напряжения гармонической формы, но и полигармонической, требуемой для компенсации соответствующих паразитных гармоник в сети; - сглаживание графиков нагрузок при наличии накопителя энергии большой емкости на стороне выпрямленного напряжения. СТАТКОМ представляет собой управляемый источник напряжения (УИН) с внутренним сопротивлением, практически равным нулю. Его подключение к сети производится через линейный реактор, обеспечивающий преобразование разности напряжений сети и УИН в выходной ток СТАТКОМа, т.е. превращения источника напряжения в источник тока. Существуют различные схемы реализации СТАТКОМ. Один из возможных вариантов СТАТКОМ с преобразователем напряжения представлен на рисунке 2.  Рисунок 1. Однолинейная схема подключения СТАТКОМа к сети  Рисунок 2. Упрощенная принципиальная схема СТАТКОМ Устройство СТАТКОМ в общем случае содержит: 1) статический преобразователь, способный работать в различных режимах потребления и генерации активной и реактивной мощности и обычно располагающийся в закрытом помещении; формирует напряжение близкое к гармоническому и может быть замещен источником ЭДС USt при условии пренебрежения потерями; 2) согласующий трансформатор для подключения к шинам высокого напряжения; трансформатор и реактор без учета потерь могут быть представлены схемой замещения общим индуктивным сопротивлением хL – сопротивлением связи между шинами подстанции и статическим преобразователем; 3) звено постоянного тока (выпрямленного напряжения), обеспечивающее стабильность тока (напряжения) для реализации модуляции синусоидальных токов (напряжений); 4) пассивные фильтры, для обеспечения синусоидальности фазных токов. На частоте тока сети фильтры имеют емкостный характер, причем их параметры таковы, что они не оказывают существенного влияния на характеристики с точки зрения описания процессов, протекающих в СТАТКОМ; Таким образом, схема замещения СТАТКОМа (рисунок 3) аналогична схеме замещения синхронной электрической машины.  Рисунок 3. Схема замещения СТАТКОМ Полная мощность устройства определяется по выражению S = UСUst / XL  где UС, Ust – линейные напряжения сети и преобразователя соответственно; α – фазовый угол между напряжениями статического преобразователя и напряжением на шинах подстанции; P, Q – активная и реактивная составляющие мощности. Поскольку напряжение статического преобразователя может быть управляемо как по модулю, так и по фазе, и при этом независимо по трем фазам, то потребляемая активная и реактивная мощности могут быть изменены независимо друг от друга. Таким образом, СТАТКОМ может работать в следующих режимах:  Рисунок 3. Векторные диаграммы напряжений и токов СТАТКОМ 1 – потребление реактивной мощности; 2 – потребление активной мощности; 3 – генерация реактивной мощности; 4 – генерация активной мощности.  Рисунок 4. Общий вид установки С появлением мощных высоковольтных полностью управляемых приборов типа IGCT и IGBT началось внедрение нового типа устройств, называемых СТАТКОМ (статический синхронный компенсатор), задачей которых является улучшение качества электроэнергии и повышение эффективности систем ее передачи и распределения за счеткомпенсации реактивной мощности, регулирования напряжения и повышения устойчивости работы энергосистем. По сравнению с СТК и другими традиционными устройствами компенсации реактивной мощности СТАТКОМ имеет ряд преимуществ, приведенных ниже: • Лучшие динамические характеристики; • Возможность поддержания номинального емкостного выходного тока при низком напряжении системы, что, в свою очередь, обеспечивает более высокую динамическую устойчивость передачи по сравнению с СТК; • Благодаря высокой частоте переключения приборов, СТАТКОМ может осуществлять активную фильтрацию гармонических токов нагрузки; • Требует меньше места для установки (приблизительно в два раза по сравнению с СТК); • Меньший уровень активных потерь. 1 Теория СТАТКОМа СТАТКОМ представляет собой управляемый источник напряжения (УИН) с внутренним сопротивлением, практически равным нулю. Его подключение к сети производится через линейный реактор, обеспечивающий преобразование разности напряжений сети и УИН в выходной ток СТАТКОМа, т.е. превращения источника напряжения в источник тока (рис.1).  Рис. 1. Однолинейная схема подключения СТАТКОМа к сети Векторная диаграмма напряжений, иллюстрирующая режимы работы СТАТКОМа, показана на рисунке 2. В режиме потребления реактивной мощности выходное напряжение преобразователя меньше напряжения линии и находится с ним в фазе. В режиме генерации – выходное напряжение преобразователя больше напряжения на линии и так же в фазе с ним.  Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений в различных режимах работы СТАТКОМа |