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1、BELLFCU2电磁内反馈无级调容无源畸变BELLFCU2电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统 (2011-06-10 09:19:51) 2011年06月10日 BELLFCU2电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统 可取代传统的SVC,TCR,分级投切等动态无功补偿与滤波装置 可取代设计应用繁杂价格高昂的有源滤波器 新型独特设计可运行稳定安全可靠 一,概述 现代电力系统拖动的负荷大部分为线性感性负荷、非线性负荷、冲击性负荷,这些负荷在运行时需要发电机提供大量无用电能, 并且这些负荷将吸收的一部分电能转化成电流谐波倒流回电网,将导致电源产生电压谐波,从而引起电力系统的电能损耗. 因此人们通
2、常采用无功补偿及滤波装置进而降低电能消耗提高发电机电源出力.但是以往的这类补偿滤波装置存在如下问题 1)运行工作条件差 目前补偿滤波装置一般采用分组投切方式，此方式在分闸时易产生操作过电压，在合闸时易产生较大涌流，对电网、电容器和断路器冲击很大，极易造成电容器、开关的损伤；其电气寿命、机械寿命都大大降低，因此如何减少操作过电压及涌流等对电容器、开关造成的冲击，是提高电容器装置安全可靠运行的关键；有些不脱网静态无功、电压调节装置采用电容器与可控电抗器配合及有源补偿滤波的调节原理，而这种方式损耗大、造价高、维护复杂，并且不能减小投入时对电网和电容器的冲击。 2) 确定合理补偿容量困难 确定合理的补
3、偿容量是一个难题，如果选取的容量过大，负荷不大，整组投入过补，电压偏高；不投时功率因数偏低；如果容量较小，补偿容量不足。 3) 及时投切不容易 由于受现有设备和控制方法的限制，目前还不能完全实现无功自动无级调节，城农网建设安装无功补偿装置存在着投切过电压、合闸涌流大、分组电容器调节精度差和适时性差等问题，造成设备投入率极低，难以满足电力系统的要求。 如无自控装置，人员不能全面照顾变化情况，电容器投切不及时，易造成电压、功率因数指标不合格。 这些问题都影响补偿装置的安全运行，造成电压、功率因数不合格，给系统安全运行和电网损耗带来一定影响。 4)不能实时动态跟随 由于是分组投切设计,不能做到精确补
4、偿滤波,负荷功率变动时的动态时时跟踪性能差, 易导致欠补和过补及放大谐波, 对于大功率非线性负荷易导致投切困难且故障率高. 5)有源滤波器存在的问题 有源滤波器从设计理念上是很好的,但是采用半导体开关元件IGBT进行控制,由于半导体元件的物理特性必然要产生高频次谐波向空间电气设备和电网辐射,造成电磁污染,还可导致终端设备过压运行使设备故障率上升,由于其设计复杂,使用的元件多,元件的质量要求很高,而且还要附加无源补偿滤波器使用,才能达到要求,故其造价高,且运行时要消耗大量的有功电能,应用繁杂受限不宜推广. 有源电力滤波器成本高，运行时需要消耗大量的电能，制造大功率、响应速度快的有源电力滤波器存在
5、着一定的困难，这就限制了APF的推广使用。 APF的初期投资要大得多，运行损耗大，而且容量较小；电力无源滤波器初期投资较少，相对于APF来说容量做大一些要容易得多。 电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统能够较好的解决上述问题。在综合测控系统的控制下实现实时全自动跟踪动态补偿滤波。也可称为电力线路适时动态畸变功率调节器 二,系统工作原理 电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统，它突破传统的补偿滤波理念，采用FCU2的新型原理，通过电磁内反馈无级压变调容达到改变畸变功率容量的目的，解决了装置投切中的过电压和涌流等技术问题，改滞后调节为实时调节。从而达到对系统畸变功率的调节、稳定电压、提高功率因数
6、、降低线损的目的。 由计算机构成的自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统畸变功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术进行调节，实现动态优化畸变功率补偿，并达到畸变功率补偿容量随系统负荷畸变功率容量的变化自动跟踪的目的。控制核心的微机控制器是采用32位DSP处理器，大容量的RAM和Flash Memory，其数据处理，逻辑运算和信息存储能力强，运行速度快，可靠性高。按照九区图原理对系统畸变功率进行适时控制，同时具有保护功能，实现保护一体化，保证可靠运行。 三,主要技术参数: 额定电压：0.4kv 6.3kV 10.5kV 38.5kV 额定频率
7、：50Hz 最大输出容量： 100kvar-500kvar (0.4kv级) 1000kvar-3000kvar （6KV级） 1000kvar - 6000kvar （10KV级） 3000kvar -30000kvar （35KV级） 阻抗：0-2.0%。 相数：单、三相 冷却方式：油浸或自冷 防污等级： IV类。 四,功能特点: 1.可以根据系统畸变功率情况，按照九位图及模糊控制原理保证畸变功率在合格范围内，保证功率因数在所设置范围内，使率因数优佳，线损最小。 2.装置固定接入，不采用投切有级方式调节无功畸变功率，而是无级连续改变容量来调节无功输出，满足系统补偿滤波的要求。目前容量调节范
8、围为（100-36）%额定容量输出，如果用户要求增大调节范围，可特殊订货。 3.在调节过程中无过电压产生，可以保证系统安全，延长其使用寿命。 4.可采用低容量接入，有效降低装置合闸涌流对系统及器件本身的冲击。 5.调容并未脱离电网，无充放电过程，故无调节延时，可实现适时调节。 6.装置辅助损耗小，仅为容量的2左右。 7.装置采用目前最先进的专用数字处理芯片，稳定性好，控制精度高。采用图形液晶显示，全中文显示菜单式人机交互；实时显示各种运行状态及数据，操作方便。 工作条件: 环境温度：-20-+55 相对湿度：95%（25） 海拔高度：1000M（普通型），可根据实际情况设计高原型。 安装场所：
9、使用地点不允许有较强的震动和冲击，不允许有爆炸危险的介质，周围介质中不应有腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电介质，不允许有蒸汽及有严重的霉菌存在。 五,系统产生的效益 以某供电局某站安装该系统后的情况示例。 由于不再使用断路器频繁投切，以往使用三只真空断路器,现在只使用一只即可,以往一般真空断路器动作25次检修一次，以每次检修3个人、每人差旅费15元、每个台班100元计算，每年一台断路器可节省8000元（含材料费）。现在真空断路器机械寿命在1万次左右，过去真空泡出现问题频繁经常更换，此项目实施后预计断路器寿命至少可达30年。 若按传统做法，该站一段母线带4组电容器，加装此系统后，节省3组10kV（
10、或35kV）（包括开关、开关柜、隔离开关、TA、指示仪表、保护等设备及相应的一、二次电缆），其节省费用在20万元以上（仅估算节省装置的费用，未考虑节省的房屋设施费用）。 由于提高了安全运行可靠性，减少了电容器故障及由于电容器故障引起的电网故障，增加供电量。 系统能够跟踪变电站运行工况实时调节无功功率，使变电站保持较高功率因数（可达0.96以上），并且不会造成过补偿，因此可以降低网损，提高供电能力和电能质量。以变电站主变为10000kVA为例，如安装高压电容器不脱网动态无功补偿系统，若平均提高功率因数0.04，年降低损耗约125MWh；电费按0.3元/kWh计算，企业可增收约3.75万元；由于提
11、高了功率因数，降低了无功电流，可以增加变电站电气设备尤其是主变有功负载能力，在供电紧张的情况下此点尤为重要。 按平均增加负载能力1%计算，可增加有功负载100kW，年增加供电量876MWh；利润按0.1元/kWh人民币计算，企业可增收约8.76万元；简单计算，仅以上几项，每套系统每年可为企业创造直接经济效益约33.32万元。 系统运行稳定可靠，动态补偿效果明显，比并联可控电抗器补偿系统损耗小、噪音低。比高压分组投切补偿安全可靠、寿命长、维护费用低。调容过程中电容器不脱网，对电网和各种设备没有冲击。在低补偿容量时其工作电压远低于额定电压，可明显延长电容器和串联电抗器的使用寿命。而并联可控电抗器式
12、高压补偿系统在低补偿容量时，一般网络电压较高，电容器仍工作在网络电压下与电抗器交换能量。 总之，系统可靠性高、动态调节范围宽、容量大、系统附加损耗小、对电容器没有冲击且能延长电容器使用寿命、补偿容量的调节不改变谐波吸收比等，与其它几种动态补偿系统相比具有明显的优势，非常适用于电力系统的高低压大功率动态补偿或电气化铁路牵引变电所的动态无功补偿。可显著提高功率因数、有效改善供电质量，具有明显的经济效益和社会效益。 适用范围 本装置可广泛应用于电力系统，冶金、石油、化工和矿山等行业,尤其是风力发电,太阳能发电的配电系统是必选设备. 通过投资 BELLFCU2电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统设备， （1）有效抑制谐波，改善用户用电质量，提高用户用电设备的使用寿命；同时，减少谐波对电网的冲击，有效治理谐波污染，在节能减排过程中，取得重大社会效益； （2）由于投入的设备具有一定的节能效果，以及通过无功补偿，提高了功率因数，全年节电效益明显，仅节电一项，可使投资在10.3个月内得以回收。 (3) 由于电磁内反馈无级调容无源畸变功率控制系统属于无触点无级适时动态调节,可使补偿滤波达到最优,由于不是接触器频繁投切,可使系统稳定安全可靠运行,故障率维修率为零.
