DSTATCOM主要應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)效益受電能質(zhì)量影響較大的工礦企業(yè)，如鋼鐵、冶金、礦山、電氣化鐵路、風(fēng)電廠以及其他具有或者靠近沖擊性負(fù)荷和大容量電動(dòng)機(jī)的工業(yè)領(lǐng)域。DSTATCOM能夠有效改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，可以為配電網(wǎng)中的廠礦用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。以瑞典Uddeholm Tooling鋼鐵公司的DSTATCOM項(xiàng)目為例，該鋼廠有1臺(tái)電弧爐和1臺(tái)精煉爐，額定功率共37.5 MVA，2座電爐均由132 kV線路通過132/10.5 kV變壓器供電。在其10.5 kV供電母線上安裝了1套±22 MVA的DSTATCOM設(shè)備后，鋼廠的各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了下列變化：①功率因數(shù)高于0.95，避免了電力部門的罰款。②冶煉時(shí)間從124 min/爐 降至106 min/爐，縮短了18 min/爐，即14.5%。③電極消耗量從2.39 kg/t降至2.12 kg/t，減少了0.2 kg/t，即8.4%。④耗電量從625 kWh/t降至600 kWh/t，減少了25 kWh/t，即4%。⑤電壓閃變減少3～5倍。⑥熔化期時(shí)，DSTATCOM投運(yùn)前10 kV母線電壓在9.7～10.8 kV之間波動(dòng)，波動(dòng)幅度為1.1 kV，即10.5%，而投運(yùn)后，電壓為10.4 kV，波動(dòng)幅度在0.1 kV之內(nèi)，即0.95%。按目前生產(chǎn)資料價(jià)格、電價(jià)以及年產(chǎn)量計(jì)算，安裝DSTATCOM后，該鋼廠每年因節(jié)能 降耗和增產(chǎn)所創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的總和有逾千萬元人民幣。

 

    5　 STATCOM與SVC的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

 

    STATCOM(包括DSTATCOM)和SVC都為動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，但它們的特性功 能卻存在著相當(dāng)?shù)牟町悺Ｒ话阏f來，STATCOM和SVC相比有下列優(yōu)越性：

 

    (1) STATCOM輸出電流不依賴于電壓，表現(xiàn)為恒流源特性，具有更寬的運(yùn)行范圍。而SVC本質(zhì)是阻抗型補(bǔ)償，輸出電流和電壓成線性關(guān)系。因此系統(tǒng)電壓變低時(shí)，同容量STATCOM可以 比SVC提供更大的補(bǔ)償容量。

 

    (2) STATCOM比SVC具有更快的響應(yīng)速度，因而更適合抑制電壓閃變。STATCOM響應(yīng)時(shí)間在10 ms以內(nèi)，而SVC響應(yīng)時(shí)間一般在20～40 ms。STATCOM從額定容性無功功率變?yōu)轭~定感性無 功功率(或相反)可在1 ms之內(nèi)完成，這種響應(yīng)速度完全可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。

 

    (3) STATCOM采用橋式交流電路的多重化技術(shù)、多電平技術(shù)或PWM技術(shù)來消除次數(shù)較低的諧波，并使較高次數(shù)如7、11等次諧波減小到可以接受的程度。而SVC本身要產(chǎn)生一定量的諧波，如TCR型的5、7次特征次諧波量比較大，占基波值的5%～8%;其他如SR，TCT等也產(chǎn)生3、5、7、11等次的高次諧波，這給SVC 系統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)帶來許多困難。

 

    (4) 在故障條件下，STATCOM比SVC具有更好的控制穩(wěn)定性。SVC使用了大量電容器電抗器，當(dāng)外部系統(tǒng)容量與補(bǔ)償裝置的容量可比時(shí)，SVC會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性。STATCOM對(duì)外部系統(tǒng)運(yùn)行 條件和結(jié)構(gòu)變化不敏感。

 

    (5) 同容量STATCOM占地面積小于SVC。由于STATCOM使用直流電容器儲(chǔ)能，因而可以減小電容器體積，且不需要并聯(lián)電抗器即可以控制無功功率平滑變化，因此安裝尺寸大大減小。

 

    (6) STATCOM能夠在一定范圍內(nèi)提供有功功率，減少有功功率沖擊。SVC只能提供無功功率，不具備提供有功功率的功能。

 

    (7) STATCOM中電容、電感等元件采用了與SVC完全不同的技術(shù)和制作工藝，運(yùn)行過程中電 磁噪聲顯著降低。

 

    (8) STATCOM具有優(yōu)良的可擴(kuò)展性。STATCOM技術(shù)為許多FACTS設(shè)備如UPFC、APF、BESS等提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此擁有廣闊的應(yīng)用前景。

 

    一般仿真研究表明，暫態(tài)穩(wěn)定問題中為使得電壓恢復(fù)效果相同，安裝STATCOM容量要比SVC節(jié)約20%左右。但SVC發(fā)展歷史相對(duì)于STATCOM來說要久遠(yuǎn)，因此其技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較成熟，同時(shí)它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制算法容易實(shí)現(xiàn)、成本較低的優(yōu)勢(shì)，在一些對(duì)無功補(bǔ)償性能要求不高的場(chǎng)合，SVC依然是一個(gè)合適的選擇;此外，SVC具有多種拓?fù)浣M合，可以根據(jù)用戶需求選擇相應(yīng)的組合。應(yīng)用STATCOM取代SVC中的TCR，與TSC形成的組合也是一種可選的經(jīng)濟(jì)方案，該組合綜合了STATCOM快速性、諧波含量低、正負(fù)無功平滑調(diào)節(jié)以及TSC的經(jīng)濟(jì)性、分級(jí)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)。

 

    6 結(jié)束語

 

    動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVC、STATCOM及DSTATCOM等在輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)、大型工礦企業(yè)中應(yīng)用廣泛，起到了電壓支撐、無功補(bǔ)償、抑制閃變等關(guān)鍵作用。隨著技術(shù)的發(fā)展以及電網(wǎng)安全和電力用戶的需要，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用的方式也將隨著使用場(chǎng)合的不同而靈活采用不同的無功補(bǔ)償方式，或者同時(shí)綜合應(yīng)用多種無功補(bǔ)償技術(shù)。

 

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