[实用新型]一种动静态组合式电力滤波装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于供电电压波形严重畸变或负荷含有高次谐波的轧制金属材料的工厂轧钢车间变电站高压母线上或具有类似负荷性质的工厂变电站高压母线上，进行谐波滤波和无功补偿的电力滤波装置。

背景技术

接入交流电网(6KV，10KV，35KV电压等级等)的工业负载，尤其是轧制金属材料的工厂的轧钢机，其直流传动装置是采用6相或12相变流器，变流器在生产过程中产生(6k+1)或(12k+1)次谐波，谐波对电网产生污染。同时变流器低功率因数需要补偿无功功率。为了解决轧钢厂谐波污染和无功功率补偿的问题，目前国内普遍采用的是：

1、在轧钢厂车间变电站高压母线上安装无源电力滤波装置(Passive Filter)，进行无功功率补偿和谐波滤波，即FC方案。如中国专利说明书：CN86103586.0描述的双调式低能耗滤波装置及方法(即无源电力滤波装置FC)在变电站负荷比较稳定的工程项目中得到广泛的应用。该滤波装置中的滤波器是根据直流传动装置产生特征谐波和非特征谐波次数，由品质因数及电感量无级连续可调的电抗器及低感电阻器等组成，达到吸收谐波的目的，补偿母线系统上的功率因数，使功率因数达到0.92以上。但是安装这种无源电力滤波装置的缺点是：这种无源电力滤波装置是按照一定的电力系统参数和一定的负荷参数而设计安装的。由于无源电力滤波装置FC的容量是固定的，受电容器冲放电时间限制，所以不能根据负荷变化快速调节无功功率。因此，在轧机不工作时，将会产生无功功率倒送问题，从而造成功率因数过低而罚款。无功功率倒送同样产生损耗。

2、中国专利说明书：CN99109784.X描述的无触点开关无功功率补偿装置，是FC+TSR方案。TSR是晶闸管控制电抗器TCR的一个特例，晶闸管要么全导通，要么全关闭。该装置由电感和电容构成的K次谐波的I-C串联滤波器和由相同规格的晶闸管反并联构成的开关电感和电子控制电路组成，滤波器和开关电感并联接入同一母线。该专利适用于供电电压波形畸变严重或负荷含有丰富谐波如单相焊机群，节能灯群场合，可以应用10KV或更高电压等级电网上。该专利能进行有级快速补偿，提高功率因数；晶闸管反并联构成的开关电感(TSR)，晶闸管要么全导通，要么全关闭。电流波形为正弦波，因此，自身不产生谐波。其缺点是当用于10KV及其以上的电力系统时，和静止型动态无功补偿装置(SVC)一样，晶闸管要串、并联，一旦晶闸管串中的某个晶闸管被击穿，全部系统电压就加到其它几只晶闸管上，造成其它晶闸管击穿而引起晶闸管串击穿。由晶闸管反并联构成的开关电感(TSR)为系统提供的无功功率是有极可调。在负荷较小波动时，无功功率补偿很难选择，会造成开关电感投上欠补，切除又过补的现象发生。不能为电网提供连续可调的无功功率。目前，此技术方案应用于10KV及其以上的电力系统时会造成本增加，实施会造成一定的难度。

3、安装静止型动态无功补偿装置(SVC)，即FC+TCR方案。工业负载通常是轧钢机或者是电弧炉，这种非线性负荷在生产过程中会产生大量的高次谐波经母线、变压器流入电网和负载，造成谐波公害。中国专利说明书：CN02152793.8描述的用于补偿工业负载无功功率消耗的方法和装置就是这种方案(SVC)，它包括用于可控无功功率消耗的第一套补偿装置(TCR)和用于产生无功功率的第二套补偿装置(FC)，两个装置都同负载并联到交流电网(母线)。第一套补偿装置(TCR)包括用于交流电网每一相的晶闸管控制电抗，其中晶闸管控制电抗通常是以三角形接法相互连接的，第二套补偿装置包括用于多个相互并联的滤波器。控制系统由电压检测装置和电流检测装置以及控制装置组成，控制装置采样电流电压信号，经计算母线的无功功率得对应的移相控制角α来调节母线无功功率。该装置能快速调节电网无功功率，提高电力系统的静态和动态稳定性，改善电压波动和电压闪变。但是安装这种静止型动态无功补偿装置(SVC)的缺点是：控制系统复杂，晶闸管要串、并联，一旦晶闸管串中的某个晶闸管被击穿，全部系统电压就加到其它几只晶闸管上，造成其它晶闸管击穿而引起晶闸管串击穿，晶闸管控制电抗器本身是一个很大的谐波源。另外，安装静止型动态无功补偿装置(SVC)价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制系统简单可靠、成本低、能进行谐波滤波和快速无功功率补偿的动静态电力滤波装置。