变电站的静止无功补偿装置设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计(论文)使用授权声明
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作者签名:
摘要
我国电网无功补偿容量不足和配备不合理,特别是可调节的无功容量不足,快速响应的无功调节设备更少。
冲击性负荷更会使得电网无功功率不平衡,将导致系统电压的巨大波动、善变,严重时会导致用电设备的损坏,出现系统电压崩溃和稳定性被破坏事故。
因此,对变电站进行无功补偿具有非常重要的作用。
为了解决变电站无功补偿和提高电压合格率的问题,本文在深入研究国内外无功补偿装置的基础上,提出并设计了基于磁控电抗器的动态无功补偿方案(MCR+FC)。
本文研究了无功补偿的原理,阐述了电力系统无功补偿的重要意义、发展史和现状,详细分析了几种无功补偿装置的原理、结构及其优缺点,分析了磁阀式可控电抗器的基本结构和工作原理,建立了仿真模型。
用Matlab模块对磁阀式可控电抗器的模型和基于磁阀式可控电抗器的补偿模型进行了仿真分析。
最后验证了MCR+FC型无功补偿装置的可行性。
关键词:
无功补偿;
变电站;
磁阀式可控电抗器
Abstract
Thereisinadequateinthecapacityofreactivepowercompensationandunreasonaleofequipment,especiallyinadequateintheadjustablereactivepowercapacityandlessintherapidresponseofreactivepowerconditioninChina'
sPowerGrid.Impactloadwillmakegridreactivepowerimbalanceandthiswillleadtothegreatfluctuationsandflickerofgridvoltage,moreseriouslytothedamagetoelectricalequipment,voltagecollapseandthedestructionofthegridstability.Therefore,thesubstationreactivecompensationisaveryimportantrole.
Inordertosolvethereactivepowercompensationandimprovingvoltagequalityinsubstation,theschemeofstaticreactivepowercompensationbasedonmagneticvalvecontrollablereactorispresentedanddesigned.Inthispaper,theprincipleofstaticreactivepowercompensationisresearched;
thebasicstructureandtheoperationPrincipleofmagneticvalvecontrollablereactorasthekeytechniqueofSVCareanalyzed,andthesimulationmodelisbuilt.SimulationanalysisfortheMCRandthecompensationmodelbythePSBmodelinMatlabsoftwarearegave;
bymeasuringandanalyzingthepowerqualityofsubstation35kVbusbars,theschemeofstaticreactivepowercompensationbasedonMCRisdesignedeffectivenessandfeasibilityoftheschemewiththeMCRandFCforstaticcompensationareverifiedbysimulationattheendofthispaper.
Keywords:
Reactivepowercompensation,Transformersubstation,MCR
1绪论
1.1课题背景
近年来,随着我国经济的高速发展,对电力系统的稳定运行和电能质量也提出了更高要求。
在提高电网的经济运行、稳定运行,和提高电能质量方面,除了逐步改善电网本身结构外,还必须要运用大量先进的调控手段。
众所周知,在系统中装设无功功率补偿装置不仅可以提高供用电系统的功率因数,减少功率损耗,还具有稳定受电端电压,提高供电质量,提高输电能力的作用,是提高电网运行质量的一个主要措施。
此外,电网的发展,系统稳定性问题越发重要,电网的损耗、电压及功角稳定性与无功功率快速、有效提供有关。
我国互联电网已经进入了大电网、大机组时代,大量的无功在网间传送,造成了巨大的网络损耗
。
变电站是电力系统重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。
近年来,随着我国国民经济GDP(国民生产总值)的不断增长,我国的电力工业也有了长足的发展。
同时电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注,很多电力电子装置的功率因数很低,它们所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。
无功功率增加会导致电流的增大,设备及线路的损耗增加,导致大量有功电能损耗。
同时使功率因数偏低、系统电压下降。
无功功率如果不能就地补偿,用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供,就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用,降低发、输电的能力,使电网的供电质量恶化,严重时可能会使系统电压崩溃,造成大面积停电事故。
分析研究、设计符合现场实际、经济、实用无功补偿装置具有一定的工程价值。
受到科技发展水平及管理体制限制,很久以来降低电力网电能损耗只是从设备单体考虑问题,无功补偿也往往只是注重电网电压调整。
对如何保证电网安全经济运行和无功对电网所造成的一系列影响进行了分析和研究。
通过对电力系统无功的合理配置和对无功负荷的最佳补偿不仅可以维持水平和提高电力系统运行的稳定性.而且可以降低有功网损和无功网损。
1.2课题研究现状
早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。
同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机,可根据需要控制同步电机的励磁,使其工作在过励磁或欠励磁的状态下,从而发出大小不同的容性或感性无功功率,因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。
但是它属于旋转设备,运行中的损耗和噪声都比较大,运行维护复杂,成本高,且响应速度慢,难以满足快速动态补偿的要求。
并联电容器简单经济,灵活方便,但其阻抗固定,不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。
1.2.1国外研究现状
20世纪70年代中期开始,GE、BBC、西门子等国际知名公司先后开发出了
TCR型SVC动态无功补偿装置,并开始在工业领域应用。
世界上第一台电网用SVC由美国GE公司制造,1977年安装于Tri-stateG&
T系统,主要用于电压控制。
1978年,西屋电气公司制造的使用晶闸管的静止无功补偿装置投入运行。
到20世纪90年代,SVC装置在国外电力系统中得到相当广泛的应用。
最大补偿容量已达1000MVar以上,应用的最高系统电压为765kV。
截至2008年底全世界有超过400套SVC、总容量约30GVar的SVC在电网系统运行;
超过500套、总容量约25GVar的SVC在工业部门使用
目前,世界上几个著名的电气生产厂商主要有,瑞士ABB公司、德国西门子公司、法国阿尔斯通公司等,其中以ABB公司在其中的份额最大。
1.2.2国内研究现状
我国在20世纪80年代初期引进应用SVC,1982年武汉500kV凤凰山变电站引进安装了第一套TCR+TSC型SVC装置。
至1990年总共有五个500kV变电站采用了6套进口SVC装置,型式为TCR+TSC或者固定电容器组((FC)。
他们都曾对电网发挥了重要作用,如:
郑州SVC使河南南北联络线输送功率极限可提高5%;
500kV葛岗云线路稳定极限提高8%,并有效稳定了200kV母线电压;
辽宁网500kV辽沙线并联电抗器1990年11月发生故障,500kV电压高达550kV,沙岭SVC投入后,500kV电压迅速降低到正常水平
但TCR型SVC装置存在体积庞大、对环境要求高、可靠性不高、控制困难、
成本较高等弊病。
而MCR型SVC装置恰恰能够弥补这些缺点,其优点有:
能在任何恶劣环境下稳定、可靠工作;
响应速度快,从空载到额定容量的过渡过程时间小于0.1秒;
成本低廉。
2004年我国首台自主知识产权的SVC在辽宁省鞍山市220kV红一变电站TC型SVC工程成功投运,标志着我国拥有自主知识产权的SVC技术进入了实用化阶段。
目前TCR型SVC装置已在钢铁企业等工业用户中广泛使用,MCR型SVC装置也已有应用,但多是在10kV以下系统
1.3课题研究的目的及意义
1.3.1课题研究的目的
通过电网中变电站、线路等元件的理论及实际进行情况分析,对比国内外现有的无功补偿技术,设计一个能实现动态补偿的静止无功补偿装置,能较好地解决变电站无功补偿设备利用率低,对电网降损效果不明显等问题。
SVC目前控制方式主要有晶闸管控制和磁阀式控制两种。
采用晶闸管控制方式的TCR(ThyristorControlledReactor)型SVC存在体积庞大、结晶闸管控制构复杂、对外界环境要求高、成本高等问题。
而采用磁阀式控制方式的MCR(MagneticValveControllableReactor)型SVC有效解决了TCR型SVC存在的问题,是本次研究的方向。
1.3.2课题研究的意义
同时电力网中的无功问题也已逐渐引起人们的广泛关注,这是由于随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛。
而大多数电力电子装置的功率因数很低,它们所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。
无功功率如果不能就地补偿,用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供,就会使配电、输电和发电设施不能充分发
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