主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
新型混合动态无功补偿器
小类:
能源化工
简介:
本项目有别于常规的SVC,采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构,通过调节逆变器的输出电压,改变固定电容器上的电压,实现调节系统无功的目的。其无需低通滤波器,注入系统的谐波含量很小,电流失真度小,动态性能好,逆变器装置容量小,且在设计容量范围内能精确的发出或吸收无功,将补偿支路的功率因数提高到0.95 左右。
详细介绍:
现配电系统中普遍存在的无功不足、功率因数过低等问题,由于系统中存在消耗无功功率的电气设备,在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50% ,其余的则消耗在配电网中。因此,为了减少无功功率在网络中的输送,在配电网络中分散的负荷区进行无功就地补偿,则可大大提高系统功率因数,减少线路损耗,降低能耗,提高设备利用率。通过分析可知,现有的无功补偿装置均有各自的缺点,因此在此基础上提出了一种全新的动态无功补偿技术,有别于常规的SVC,而是采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构,通过调节逆变器的输出电压,改变固定电容器上的电压,实现调节系统无功的目的。利用PSCAD仿真软件建立仿真模型对系统进行仿真,对系统各部分提供无功曲线,补偿装置输出的无功功率、电压、电流波形曲线及频谱图进行分析可知此补偿装置无需低通滤波器,注入系统的谐波含量很小,电流失真度小,动态性能好,逆变器装置容量小,且在设计容量范围内能精确的发出或吸收无功,将补偿支路的功率因数提高到0.95 左右。通过设计和制作原理样机并挂网运行,可知该无功补偿装置结构简单,具有一定的实用价值和可推广性。

作品图片

  • 新型混合动态无功补偿器
  • 新型混合动态无功补偿器
  • 新型混合动态无功补偿器
  • 新型混合动态无功补偿器
  • 新型混合动态无功补偿器

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

本方案主要针对低压配电系统中存在的无功不足、功率因数过低等问题进行分析和研究,研究对象为三相四线制的供电系统,可用负荷为制冷系统,照明系统等。这些负荷需要消耗大量的无功功率,如果不加无功补偿装置,必将大大降低系统功率因数,并且造成较大的线路损耗,增加能耗。 无功补偿,就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率,以提高系统的功率因数降低能耗,达到节能的目的。 此方案采用全新的动态无功补偿技术,有别于常规的SVC,而是采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构,通过调节逆变器的输出电压,改变固定电容器上的电压,实现调节系统无功的目的,该补偿装置具有动态性能好,逆变器装置容量小等特点。

科学性、先进性

新型混合动态无功补偿器主电路拓扑结构,既能实现发出无功,也能吸收无功,且与传统SVC相比不需要低通滤波器,与STATCOM相比具有器件承受电压应力小、工作容量小的特点,其控制策略简单易行。 本案提出的新型无功补偿装置能自动跟踪系统无功大小,动态的发出和吸收无功,具有以下特点: (1)新型SVC补偿器能够在较大范围内补偿动态负荷无功,具有补偿容量小,逆变器工作容量小,动态调节范围宽; (2)逆变器采用高频SPWM控制,具有输出电压失真度小,注入系统谐波电流小; (3)仿真结果表明本装置能够对动态负荷进行很好的补偿,保证节点电压在短时间内得到补偿,提高节点电压稳定性。 本方案由于减少了电网无功功率的输入,在设计容量范围能能够精确的补偿负荷无功,从而保证补偿支路的功率因数接近为1,并大大减小电力系统传输线路中的损耗,提高低压配电系统运行的效率和可靠性。

获奖情况及鉴定结果

第五届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

模型、现场演示、图片、录像

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

(1)节省用户电费开支 提高功率因数对企业的直接经济效益明显,因为国家电价制度中,从合理利用有限电能出发,对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值,低于规定数值,需要多收电费,高于规定数值,可相应地减少电费。可见,提高功率因数对企业有着重要的经济意义。 (2) 提高设备的利用率 对于原有供电设备来讲,在同样有功功率下,因功率因数的提高,负荷电流减少,因此向负荷传送功率所经过的供配电设备都增加了功率储备,从而满足了负荷增长的需要;若原网络已趋于过载,由于功率因数提高,输送无功电流的减少,使系统不致过载运行,从而发挥原有设备的潜力;对尚处于设计阶段的企业来说则能降低设备容量,减少投资费用,在一定条件下,改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此,使用无功补偿可以减少初次投资费用以及运行后的基本电费。 (3) 降低系统的能耗 由于负荷无功得到就地补偿,提高系统功率因数,使得传输线上的电流大大减小,系统只需要提供有功电流而不需要提供无功电流,线损得到降低,提高传输效率。

同类课题研究水平概述

此作品是一种全新的无功补偿装置,经验证可知其能有效的补偿或吸收系统无功,减小线损。目前国内外尚未有相似的技术的研究。
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