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高壓補(bǔ)償及濾波裝置系列
發(fā)布時間:2019/9/25 18:00:57      點(diǎn)擊次數(shù):3255

MSVC(MCR)型動態(tài)無功補(bǔ)償濾波裝置

1.1 優(yōu)勢特點(diǎn)

1)  無級動態(tài)自動無功補(bǔ)償,調(diào)節(jié)速度快,無功補(bǔ)償速度小于100ms;

2)  利用二次附加直流電流勵磁磁化電抗器鐵心,調(diào)節(jié)鐵心磁飽和程度以調(diào)節(jié)電抗器感性電流,動態(tài)跟隨調(diào)節(jié)無功輸出,對系統(tǒng)無諧波污染,諧波濾波效果好;

3)  MCR技術(shù)是綜合應(yīng)用變壓器工藝技術(shù),技術(shù)成熟可靠性高,免維護(hù)。

微信圖片_20190925174808.jpg

          現(xiàn)場運(yùn)行10KV油浸式MSVC型動態(tài)無功補(bǔ)償濾波裝置

1.2 概述

MSVC型動態(tài)無功補(bǔ)償及諧波治理成套裝置,并聯(lián)連接于額定電壓為6kV、10kV、35kV等交流電力系統(tǒng)中,用于改善系統(tǒng)的功率因數(shù)、調(diào)整電網(wǎng)電壓、降低線路損耗、濾除諧波,提高電網(wǎng)的利用率。該裝置是靜止式動態(tài)無功補(bǔ)償(SVC)的一種,可以提供正負(fù)連續(xù)可調(diào)的無功功率,采用二次勵磁磁控方式無級調(diào)節(jié)電抗器的無功輸出,可以更精密地控制系統(tǒng)電壓和無功,是現(xiàn)有無功補(bǔ)償裝置升級換代產(chǎn)品。由于沒有或者極少有電容投切帶來的沖擊和涌流,可以大大提高裝置的可靠性和壽命??梢詫θ喾謩e補(bǔ)償,亦適應(yīng)于三相功率不平衡的情況。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

1) 環(huán)境溫度:-15℃~+45℃(戶內(nèi));-25℃~+55℃(戶外)

2) 大氣壓力:80~110kPa

3) 環(huán)境濕度:90%(25℃),50%(40℃)

4) 工作電壓(控制電源):AC, DC:220V±10% ,其余電源時訂貨說明

5) 額定電壓:6kV,10kV,35kV

6) 補(bǔ)償容量:6kV,10kV:200~15000kvar;35kV:1000~25000kvar

7) 濾波次數(shù)(FC回路):3、5、7、11次, 11次或以上可用 二階高通濾波

8) 磁控電抗器結(jié)構(gòu):干式或油浸式

9) 投切方式:自動、手動可選

10) 安裝方式:戶內(nèi)(FC回路,控制柜),磁控電抗器戶外式為油浸式

1.4 MSVC功能特點(diǎn)

1) 輸出諧波小、功耗低、免維護(hù)、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、占地面積小;

2) 內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu),無運(yùn)動部件,工作可靠性高,是理想的動態(tài)無功補(bǔ)償、濾波和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備;

3) 可以提供1-100%連續(xù)可調(diào)的無功功率,與電容器組合,就可以提供正負(fù)連續(xù)可調(diào)的無功功率,從而可以更精密、更快速地控制系統(tǒng)電壓和無功;

4) 沒有或極少有電容器投切帶來的沖擊和涌流,大大提高了可靠性與壽命;

5) 可將功率因數(shù)恒定在一個點(diǎn)上,控制精度極高,同開關(guān)投切電容器相比,可多降低網(wǎng)損15%~30%;

6) 可以將電壓和功率因數(shù)聯(lián)合控制,在電壓超過設(shè)定值時,不再控制功率因數(shù),而是利用電抗器可以產(chǎn)生感性無功的特點(diǎn),來吸收系統(tǒng)多余的容性無功,從而可以避免系統(tǒng)低峰期電壓偏高的現(xiàn)象出現(xiàn),為實現(xiàn)電壓自動控制提供了一個很好的手段。

1.5 MSVC原理

MCR型SVC成套裝置(MSVC),通過調(diào)節(jié)磁控電抗器支路輸出的感性無功功率,以此感性無功功率來中和電容器補(bǔ)償(濾波)支路的容性無功功率,從而可以實現(xiàn)該成套裝置呈感性(正)無功功率或容性(負(fù))無功功率的柔性輸出。將該裝置并聯(lián)連接于額定電壓為6~110KV的交流電網(wǎng)中,提供正、負(fù)連續(xù)可調(diào)的無功功率,可以提高和穩(wěn)定電網(wǎng)的功率因數(shù)、減少電壓波動、提高電網(wǎng)的利用率、降低電網(wǎng)損耗。電容器補(bǔ)償支路同時可以設(shè)計成濾波器,在起到補(bǔ)償無功功率的同時實現(xiàn)對不同頻次諧波的濾除。

1.6 MCR(磁控電抗器)

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干式磁控電抗器

微信圖片_20190925174917.jpg

油浸式磁控電抗器

1.6.1 MCR原理

MCR是利用附加直流電流勵磁磁化電抗器鐵心,通過調(diào)節(jié)鐵心的磁飽和程度,改變鐵心的磁導(dǎo)率,實現(xiàn)電抗值連續(xù)可調(diào)。在磁路結(jié)構(gòu)即電抗器鐵芯芯柱上(結(jié)構(gòu)見圖1),設(shè)置了由不飽和區(qū)域鐵芯1和飽和區(qū)域鐵芯2交錯排列組成并聯(lián)磁路;不飽和區(qū)域鐵芯1吸收主磁通方向前后相鄰或左右相鄰的飽和區(qū)域鐵芯2的漏磁通而形成漏磁自屏蔽;調(diào)節(jié)繞組3回路中可控硅4的觸發(fā)導(dǎo)通角,控制附加直流勵磁電流而勵磁磁化鐵芯;通過調(diào)整不飽和區(qū)域鐵芯和飽和區(qū)域鐵芯的面積或磁阻,改變并聯(lián)磁路中不飽和區(qū)域鐵芯的磁化程度和飽和區(qū)域鐵芯的飽和程度,實現(xiàn)電抗值的連續(xù)、快速可調(diào)。

1.6.2 MCR特點(diǎn)

MCR在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝技術(shù)等方面,在采用磁路并聯(lián)漏磁自屏蔽專利技術(shù)的同時,綜合應(yīng)用了大型變壓器、超 /特高壓互感器、高壓電容器、電力電子控制等先進(jìn)制造技術(shù)。例如:鐵芯采用磁密不飽和、對稱分裂、交  /值流磁路獨(dú)立等設(shè)計方法;繞組采用自耦式、串并聯(lián)連接、結(jié)構(gòu)對稱等設(shè)計方法;在整體結(jié)構(gòu)方面采用全密封、免維護(hù)等設(shè)計和制造工藝技術(shù)。通過這些技術(shù)措施,有效地減少了MCR自身的損耗、噪聲和諧波含量,使MCR實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠、成本低、性能先進(jìn)、制造工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、免維護(hù)。MCR各項技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)特點(diǎn)和實現(xiàn)措施,見下表1 。

MCR技術(shù)特點(diǎn)一覽表

序號

項目

技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)

技術(shù)措施

1

運(yùn)行方式

連續(xù)無級調(diào)節(jié),范圍1~100%

直流助勵磁,自動檢測和反饋控制

2

額定損耗

0.3%~2%,接近低損耗變壓器水平

磁路并聯(lián),漏磁自屏蔽,對稱分裂,鐵芯磁密不飽和,交直流磁路獨(dú)立

3

諧波電流

諧波電流總含量0.5%~2%

磁路并聯(lián),漏磁自屏蔽,對稱分裂,鐵芯磁密不飽和,交/直流磁路獨(dú)立

4

噪音水平

50~70dB,達(dá)到低噪音水平

磁路并聯(lián),漏磁自屏蔽,對稱分裂,鐵芯磁密不飽和,交/直流磁路獨(dú)立

5

調(diào)節(jié)時間

60~200ms達(dá)到額定輸出

電力電子控制技術(shù)

7

電壓等級

6、10、35、110kV

變壓器和互感器等高壓絕緣技術(shù)

8

結(jié)構(gòu)形式

油浸式或干式,單項或三相

專有結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)

9

可靠性

全靜態(tài)結(jié)構(gòu),使用壽命25年以上

變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)和生產(chǎn)工藝


TBB型分組投切高壓無功補(bǔ)償裝置

2.1 優(yōu)勢特點(diǎn)

1) 分組自動無功補(bǔ)償;

2) 結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高;

3) 經(jīng)濟(jì)實用。



2.2 概述

TBB高壓自動補(bǔ)償成套裝置主要有高壓并聯(lián)電容器、熔斷器、電抗器、柜體或圍欄、構(gòu)件等組成。一般分為戶外圍欄式或戶內(nèi)柜式、戶外箱變式等不同組合。主要適用于6KV、10KV、20KV、35KV等工頻輸配電系統(tǒng)中用戶感性負(fù)荷較穩(wěn)定或已在上段或下段母線分級補(bǔ)償?shù)膱鏊糜谔岣吖β室驍?shù),調(diào)整電網(wǎng)電壓,降低線路損耗,充分發(fā)揮設(shè)備效率、改善供電質(zhì)量。

戶內(nèi)柜式一般用干式鐵芯電抗器+電容器的組合方式。接線方式一般有雙星型及單星型的組合。根據(jù)電力系統(tǒng)情況、電容器室的面積,選擇合適的電容器、所匹配的串聯(lián)電抗器等。

電容器選擇:單只電容器容量選擇為100Kvar或150Kvar時,可選用雙層排列

單只電容器容量大于200Kvar時,可選用單層排列。

電抗器的選擇:串聯(lián)電抗器在電容器組合回路中,用于抑制高次諧波,限制合閘涌流。

用于抑制5次及以上諧波時,電抗器可按XL/XC=4.5%~6%,一般選6%

用于抑制3次及以上諧波時,電抗器可按XL/XC=12%~13%,一般選12%

僅用于限制涌流時,電抗器可按XL/XC=0.5%~1%配置

裝置可采用真空接觸器進(jìn)行分組投切,可頻繁操作。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

1) 環(huán)境溫度:-15℃~+45℃

2) 大氣壓力:80~110kPa

3) 環(huán)境濕度:90%(25℃),50%(40℃)

4) 工作電壓(控制電源):AC,  DC:220V±10% ,其余電源時訂貨說明

5) 額定電壓:6kV,10kV,35kV

6) 投切方式:自動、手動可選

7) 安裝方式:戶內(nèi)

DWZB型調(diào)壓式高壓無功補(bǔ)償裝置

3.1 優(yōu)勢特點(diǎn)

1) 分檔調(diào)壓自動無功補(bǔ)償;

2) 通過改變電容器端電壓達(dá)到改變補(bǔ)償容量的目的,解決了電容器投切中過電壓、涌流大等技術(shù)問題;

3) 結(jié)構(gòu)簡單,經(jīng)濟(jì)實用。

調(diào)壓式無功補(bǔ)償成套裝置

3.2 概述

通過有載調(diào)壓器調(diào)節(jié)電容器的端電壓,從而改變無功輸出,調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù),實現(xiàn)實時自動調(diào)節(jié)。

調(diào)壓型高壓無功自動補(bǔ)償成套裝置適用于35KV~500KV電壓等級的變電站,裝設(shè)于6KV~35KV母線上,也可裝設(shè)于柱上,對放射性饋線線路進(jìn)行分段補(bǔ)償??蓮V泛用于電力、鐵路、風(fēng)電場、冶金、煤炭、石油、化工等行業(yè)。

3.3 主要技術(shù)參數(shù)

1) 環(huán)境溫度:-25℃~+55℃

2) 大氣壓力:80~110kPa

3) 環(huán)境濕度:90%(25℃),50%(40℃)

4) 工作電壓(控制電源):AC,  DC:220V±10% ,其余電源時訂貨說明

5) 額定電壓:6kV,10kV,35kV

6) 投切方式:自動、手動可選

7) 安裝方式:戶內(nèi)、戶外

3.4 裝置原理

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電容器無功輸出大小和電壓、頻率、容量大小的關(guān)系為

當(dāng)電容器組容量固定不變,Q的容量與電容器端電壓U的平方成正比,因此通過調(diào)節(jié)電容器的端電壓,即可達(dá)到調(diào)節(jié)無功容量的目標(biāo)。

利用有載調(diào)壓變壓器(自耦式)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓,實現(xiàn)容性無功功率的調(diào)節(jié)。

3.5 裝置特點(diǎn)

裝置電容器/電抗器固定接入,不采用投切電容方式調(diào)節(jié)無功,而是根據(jù)Q= U22πfC,改變電容器/電抗器端電壓來調(diào)節(jié)無功輸出,滿足系統(tǒng)無功出力要求。端電壓從100%Ue到60%Ue(可根據(jù)用戶要求調(diào)整調(diào)節(jié)范圍),電容器/電抗器的無功輸出容量就可在額定容量的100%到36%之間調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)調(diào)壓器檔位即可實現(xiàn)適量補(bǔ)償。

調(diào)壓過程中電容器始終不脫離電網(wǎng),無充放電,因此調(diào)節(jié)不需延時,可實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)。因沒有電容器投切,在調(diào)節(jié)過程中無過電壓、涌流存在,可以保證電容器安全,延長其使用壽命。

采用電容低電壓合閘,有效降低電容器合閘涌流對系統(tǒng)及電容器本身的沖擊。

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典型一次系統(tǒng)圖

典型案例:MSVC在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用

4.1 行業(yè)工況概述

 煤炭行業(yè)的礦井的主要負(fù)載有提升、排水、綜掘、綜采、皮帶、通風(fēng)等,均為感性負(fù)載,加之有整流、變頻設(shè)備,諧波較大,需對礦井進(jìn)行無功補(bǔ)償與諧波治理。提升負(fù)荷變化快且頻繁,無功補(bǔ)償需快速跟隨才能有好的補(bǔ)償效果。

為了更好地了解其無功變化及諧波情況,我公司對安徽某礦(年產(chǎn)400萬噸)的配電系統(tǒng)進(jìn)行了測量,并以此為依據(jù),實施了MCR型SVC在煤炭行業(yè)中的典型方案。

4.2 測試數(shù)據(jù)分析

(1) 無功功率

   母線無功功率的變化沒有明顯時間規(guī)律,波動范圍很大,最大的時候達(dá)到8200kvar,而最小的時候是2000kvar,在提升機(jī)啟動的瞬間甚至更小,而且變化周期很短,母線無功變化曲線見圖1。其變化部分主要由提升機(jī)造成,當(dāng)提升機(jī)啟動的時候功率因數(shù)趨于零,正常運(yùn)行后也只有0.5(見圖2),而提升機(jī)的無功變化呈周期性變化(見圖3)。

微信圖片_20190925175224.jpg

圖1  母線無功變化曲線

微信圖片_20190925175226.jpg

圖2 提升機(jī)功率因數(shù)變化曲線

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圖3   提升機(jī)無功功率變化曲線

(2) 諧波水平

該系統(tǒng)的主要諧波源為12脈動直流電機(jī)(提升機(jī)),主要諧波成分為11次(2.31%)、13次(2.26%)、23次(0.95%)、25次(0.98%),使電流波形嚴(yán)重畸變(圖4)。

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圖4  提升機(jī)波形圖及頻譜

母線上的諧波情況:由于變化器采用星型接法,而系統(tǒng)存在少量的單相負(fù)載,造成三相不平衡,產(chǎn)生了3次諧波(圖5)。


微信圖片_20190925175404.jpg

微信圖片_20190925175407.jpg

圖5 母線諧波及頻譜圖

   由以上可見,母線的主要諧波為3次、11次、13次。故在考慮設(shè)計濾波裝置時建議采用四個濾波支路,即3次支路、5次支路、7次支路、11次兼高通支路。

4.3 補(bǔ)償濾波方案

基于以上分析,該系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量為5400kvar,電容器安裝容量為7200kvar,設(shè)3次、5次、7次、11次兼高通四個濾波支路,容量分別為1200kvar、2400kvar、1200kvar、2400kvar,采用固定連接,同時配容量為4000kvar的磁控電抗器,可以實現(xiàn)1400kvar—5400kvar的連續(xù)補(bǔ)償,保證功率因數(shù)穩(wěn)定在0.95以上,同時確保補(bǔ)償?shù)目焖俑S。

動態(tài)無功補(bǔ)償與濾波成套裝置一次系統(tǒng)圖如下



4.4 主要配置

電容器組采用柜式安裝,主要配置為電容器、電抗器、隔離開關(guān)、高壓熔斷器、放電線圈等。

磁控電抗器支路主要由磁控電抗器、自動控制器、晶閘管閥柜等。

參考配置表如下:

序號

設(shè)備名稱

型號規(guī)格

數(shù)量

1

控制屏(含2套控制器、微機(jī)保護(hù)裝置)

2260H*800W*600D

1

2

磁控電抗器

MCR-10KV/5400Kvar

1

3

磁控進(jìn)線柜

1500W*1600D*2500H

1

4

電容器柜

1100W*1600D*2500H

4

5

高壓濾波電容器

AFM12/√3-400kVar

18

6

3次濾波電抗器

LKGKL-10-42.46mH-57.74A

1

7

5次濾波電抗器

LKGKL-10-7.64mH-115.47A

1

8

7次濾波電抗器

LKGKL-10-7.8mH-57.74A

1

9

11次濾波電抗器

LKGKL-10-1.58mH-115.47A

1

10

放電線圈

FDGEX-12/√3-1.7

12

11

隔離開關(guān)

GN30-10/1000

5

12

氧化鋅避雷器

HY5WR-17/45

15

13

噴逐式熔斷器

BR2-10

18

14

電流互感器

LZZBJ9-10 600/5

3

15

絕緣子


1

16

一二次輔材


1



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