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幾種常用的動態(tài)無功補償裝置及原理
1. 同步調相機
同步調相機是傳統(tǒng)的動態(tài)無功功率補償措施,實際上是使用同步電動機空載運行,不拖動機械負載而專門用于向系統(tǒng)輸出無功功率,提高系統(tǒng)功率因數(shù)。根據(jù)負載情況不同,適當?shù)恼{節(jié)同步調相機的勵磁電流,就可改變調相機吸收的無功功率:使其欠勵運行,能夠吸收滯后的無功功率;使其過勵運行,增加電路中之后的無功電流分量。同步調相機主要應用于電力輸送系統(tǒng)中,為了控制電壓在傳輸之后的大幅偏移以及在 HVDC 終端中作動態(tài)無功支持,在上世紀 70 年代逐漸被靜止無功補償器替代。
2. 電容器補償
電容器補償?shù)脑硎峭ㄟ^并聯(lián)的電容使電壓電流相位差變小,電容并聯(lián)接入電路后,電路電流可以表示為并聯(lián)電容之后電壓電流相位差 φ 變小,此時回路的功率因數(shù)提高了,此種情形被稱為欠補償。當補償結果是恰好使電壓電流相位一致,功率因數(shù)為 1,這種情況稱為完全補償。有時選取電容不當,會導致補償后電流相位超前于電壓相位,稱為過補償,此時負載變?yōu)槿菪,會造成無功功率向電源反送,加大電能損耗。另外,過補償還將造成系統(tǒng)電壓震蕩及并聯(lián)諧振等問題,損壞電容器。
由此可見并聯(lián)電容器動態(tài)無功補償無功功率的主要缺點有: (1)電容器只能對無功功率進行固定補償,不能實現(xiàn)動態(tài)無功補償;(2)電路電流電壓存在諧波時,可能導致電容器的過補償,會導致功率反送,增加電力損耗,更嚴重者可倒是電容器燒毀。為避免電容器過補償,一般采用電容器自動投切裝置,根據(jù)負載的變化及時斷開電容器。
3.靜止無功補償器
靜止無功補償器包括:晶閘管控制的電抗器(Thyristor Controlled Reactor—TCR)、晶閘管投切電容器(Thyristor Switched Capacitor—TSC)及以上兩種的組合裝置(TCR+TSC)或晶閘管控制電抗器與固定電容器(Fixed Capacitor—FC)的組合裝置(TCR+FC)。
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