[發明專利]一種高壓靜止無功補償器

無效

• 申請號: 201310438474.X
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103490430A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王岱巖;劉鳳珍;張慧林;張宏
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司朝陽供電公司;榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及電網輸配電技術領域，一種高壓靜止無功補償器。

背景技術

在工業和生活用電負載中，阻感負載占有很大比例，如異步電動機、變壓器、熒光燈等都是阻感負載。異步電動機和變壓器消耗很大一部分的無功功率。除此之外，電力電子裝置和電力系統中的電抗器和架空線也消耗無功功率。無功功率的增大，會對電網產生影響，主要表現在：

（1）無功功率的增加，會導致電流增大和視在功率增加，從而使發電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加。同時，電力用戶的起動及控制設備、測量儀表的尺寸和規格也要加大。

（2）無功功率的增加，使總電流增大，因而使設備及線路的損耗增加。

（3）使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，還會使電壓產生劇烈波動，使供電質量嚴重降低。

傳統的無功補償裝置響應速度慢，不能迅速投入，不能滿足系統無功需求，從而造成系統電壓失穩。

發明內容

本發明的目的就是為了解決以上問題，而提供一種高壓靜止無功補償器，該裝置是基于電壓源型變流器的補償裝置，通過大功率電力電子器件的高頻開關實現無功能量的變換，響應速度快。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種高壓靜止無功補償器，包括控制柜、功率柜、充電柜，控制柜、功率柜、充電柜依次相連接，所述的控制柜發出觸發脈沖給功率柜的功率單元，功率單元接收控制柜發來的觸發脈沖信號，產生補償電流注入電網低壓側母線；充電柜包括電抗器和充電電阻，電抗器串聯在功率柜輸出側，充電電阻與電抗器輸出側串聯的開關相并聯。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）提高線路輸電穩定性；

（2）維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性；

（3）補償系統無功功率，提高功率因數；

（4）諧波動態補償，改善電能質量；

（5）抑制電壓波動和閃變；

（6）抑制三相不平衡。

附圖說明

圖1是高壓靜止無功補償器的原理圖。

具體實施方式

見圖1，一種高壓靜止無功補償器，包括控制柜、功率柜1、充電柜，控制柜、功率柜1、充電柜依次相連接。所述的控制柜發出觸發脈沖給功率柜1的功率單元，功率單元接收控制柜發來的觸發脈沖信號，產生補償電流注入電網低壓側母線；充電柜包括電抗器L和充電電阻R，電抗器L串聯在功率柜1輸出側，充電電阻R與電抗器L輸出側串聯的開關相并聯。

高壓靜止無功補償器的具體組成敘述如下：

1）控制柜。控制柜主要由工業控制機、控制系統硬件和電源系統組成，用來控制系統實現預期控制目標、監控系統運行狀態、與上位機進行通訊等，其穩定可靠工作保證了整個系統的安全、可靠運行。

2）功率柜。功率柜主要由功率單元組成，是高壓靜止無功發生器的主體。功率單元板接收控制柜主控單元發來的控制信號，經過解碼生成觸發脈沖控制IGBT開關器件的開通與關斷，產生預期的補償電流。功率柜具有直流側電壓檢測、故障檢測以及通訊功能，功率單元板檢測的直流電壓狀況通過通訊接口上傳到控制機系統。功率單元的故障檢測包括IGBT過流、直流側電壓過壓和功率單元超溫，實現對單元最主要最直接的保護。

3）充電柜。充電柜是高壓靜止無功發生器用來給系統充電并抑制諧波的。充電電阻R用來抑制無功發生器初始電流。三相電抗器L串聯在發生器輸出側，用來抑制無功發生器諧波。

基本工作原理如下：

1）采用STATCOM技術原理

STATCOM（static?synchronous?compensator），即靜止無功補償器，它在電力系統中具有多種功能，它在高壓和超高壓系統中能大幅度提高有功的輸送能力，提高系統的靜態、動態和暫態穩定性，加強功率震蕩阻尼，穩定電壓。

2）采用四級型三相四線制電流源型逆變結構。并聯型靜止無功補償發生器與系統等效為一個受控電流源。該裝置向系統注入與負荷無功流或諧波電流大小相等、方向相反的電流，從而達到補償或濾波的目的。

3）采用三相電抗器串聯的方式來抑制諧波。功率單元加薄膜電容，為直流側提供電壓支撐，限制電路電壓上升率過大。

4）采用全數字信號閉環控制裝置。控制柜內置總線板、主控板、數字板、模擬板、電源板、PWM板、PWM擴展板、通訊板。通過監控軟件設置系統參數，可實現SVG閉環控制，快速保護及網絡通訊等控制功能。