名称:三相不平衡动态补偿装置UDC
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   三相不平衡动态补偿装置UDC,是采用国内外最新技术和研究成果,自主开发研制的一种用于三相负荷不平衡矫正、动态无功功率补偿以及动态电力谐波抑制的新型电力电子设备。该设备能对三相不平衡负荷、快速变化的无功功率、大小和频率都变化的谐波进行实时跟踪补偿,从而实现改善电能质量、提高供用电设备效率、降低电网损耗的效能。该设备主要技术性能达到国际先进水平,是电力三相不平衡、无功功率波动及谐波等电能质量问题综合治理设备的最佳选择。
 详细介绍
一、电能质量与三相负荷不平衡
三相电压的平衡度是衡量电网电能质量的一个重要指标。在现代电力系统中,随着交流电弧炉、电力机车等不对称负荷的日益增多,供电系统三相不平衡越来越严重。三相负荷不平衡可能给电力系统带来多种危害, 如: 增大了变压器的损耗、给电网注入谐波而导致功率因数低、降低电能质量、引起设备的不正常运行而降低设备利用率。这些危害会给系统运行的安全性、稳定性和经济性都带来不利影响。
 
二、三相负荷不平衡主要危害
(1)降低配电变压器出力
      对三相配电变压器而言,其输出容量为每相输出容量之和,即:S=S=SA+SB+SC,由于三相变压器绕组结构是按对称运行情况下设计的,其每相绕组的电气特性参数相同。当三相不平衡时,其允许最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限。
如一台SL7-800/10-0.4的配电变压器,当低压侧的负载电流为IA=1155A,IB=IC=700A,该变压器的最大输出容量为:
S=SA+SB+SC=590kVA
S/Se=590/800=73.75%
由以上看出,对三相不平衡运行的变压器,由于其最大一相负载受到额定容量的限制,使最大输出容量将大大降低,也就是说,降低了变压器的利用率,同时,过载能力亦降低。
(2)增大配电变压器损耗
      当三相负载不平衡时,会使变压器处于不对称运行状态,造成变压器的空载损耗和负载损耗增大。根据变压器运行规程规定,运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。但是,三相负载不对称运行会造成变压器零序电流过大,局部温升增高,绝缘过热,严重时会出现变压器烧毁的情况。
可见,变压器在相同输出容量下,不对称运行大大增加变压器的损耗!
(3)增加线路损耗
      系统在三相四线制接线方式时,当三相负载平衡时线损最小。三相电流出现不平衡时,损耗将成平方次幂增加。线损增量最大情况发生在当其中两相负荷重、另一相负荷轻时。因此,当三相负荷不平衡时,无论何种负荷分配情况,电流不平衡度越大,线损增量也越大。
可见,不对称运行输送相同容量的电力所带来的不必要损耗是较大的,也是极不经济的!
(4)对电网造成冲击
       系统的安全运行会受到不对称负载在电网中产生的负序电流和零序电流的严重影响。负序的基波电流将引起发电机、输电线和变压器的附加损耗。由负序电流引起的负序电压,是电能质量恶化的重要因素之一。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)标准规定:由于负序分量而引起的PCC连接点的电压不平衡,电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%,短时间不得超过4%。
(5)对异步电动机的影响
       当三相供电电压不平衡时,异步电动机会产生达到数倍的不平衡电流,从而导致电动机中逆扭矩增加,震动加剧,电动机的温度上升,能耗增加,元件老化。
三、UDC功能
(1)三相不平衡校正
 UDC可对不平衡的三相无功功率分别进行补偿,并可通过设备中三相共用的直流储能系统对三线电路中的有功功率进行相间调节,从而对三相不平衡负载进行平衡校正。该功能的投入也可通过操作面板来设定。
(2) 动态无功补偿
UDC指令运算电路可根据检测到的无功补偿需求,控制其内部的补偿电流发生电路输出容性和感性的基波电流,实时进行补偿,无功补偿的目标值可以通过操作面板设定。
(3)谐波滤除
    UDC指令电流运算电路实时监视线路中的电流,并将模拟电流信号转换为数字信号,送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理,将谐波与基波分离,并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲, 驱动IGBT功率模块,生成与谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网,对谐波电流进行补偿或抵消,主动消除电力谐波,从而实现对电力谐波的动态、快速、彻底治理。


 

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