電力電子變壓器介紹
經過幾十年的建設,我國的電網現在已初具規模,可是在總體上看,其結構 相對薄弱,裝機的容量小,在高峰時段,電力系統的負荷經常會工作在零備用運 行下,使電網受到了很大的威脅。
目前,我國全國聯網處十建設的初期階段,聯 網是一個從弱聯系到強聯系的變化過程,其中,關十交流弱聯系統的穩定性問題 就會顯得相當突出。經調研,目前大多數電網為500千伏,}fU目_其網架結構薄弱。 與此同時,針對電能質量問題以及供電系統的可靠性問題,用戶的要求越來越高, 尤其是在近些年,隨著信息技術的迅猛發展,信息社會也對供電質量問題提出了 新的要求。
因此,如何在現有電網結構的基礎上使其盡量地避免發生故障問題, 確保能夠供給用戶可靠的、符合標準的電能,并保證用戶電氣設備的安全性、經 濟性運行已經成為一個of待解決的課題。 另一方面,環境保護與社會的可持續發展問題也口益成為當今世界關注的一 個重要話題。由十世界上煤炭、石油等礦物能源的總儲量十分有限,在不久的幾 十年或者上百年將被人類開采殆盡,因此,采用新能源與可再生能源發電方案已 經逐步成為了社會發展的大趨勢。
隨著太陽能發電、風力發電及小水電等分布式 發電系統在整個系統能源結構中占有的比重逐漸上升,使其很有可能成為今后社 會發展的主要能源來源。由十分布式電源具有容量小,分布廣泛,兼有交直流電 源,并目_電源的電壓或頻率都具有較大的波動性等特點,因此,如何能夠有效并 可靠地將其與電力系統相結合應用,將是今后需要解決的主要問題之一。 一般從輸配電的角度考慮,想提高其輸配電的質量,針對現代電力系統的控 制技術就必須包括以下兩個方面的要求:
(1)為了使電源的電壓與頻率維持在穩定的狀態下,達到負荷的要求, 特別是當系統需要具備良好的高峰/低谷等調節能力,并使其滿足電能質量這一 標準的要求,即需要滿足下列條件:穩定的電源電壓及頻率、電源的輸入輸出為 二相對稱,同時,產生較少的諧波分量。
(2)當系統發生故障的時候,系統應該能夠自動防止故障擴大并消除故障產 生的影響,進}fu保護整個系統正常運行,不會崩潰[2]。 變壓器,作為電力系統運行過程中的基本組成設備之一,其需要的數量極大, 目_應用范圍廣,變壓器的性能如何將會直接影響到整個配電系統的供電可靠性與 電能質量。變壓器主要的作用是實現了系統的變壓、隔離與能量傳遞。現階段, 經常使用的鐵芯式變壓器主要包括鐵芯油浸式和鐵芯干式兩種類型,這兩種變壓 器的共同優點是具有較高的可靠性和效率,同時,相比較下,油浸式變壓器具有 低價格的優勢。但是這種變壓器也存在著以下的缺點[[5].
(1)變壓器的重量大,體積也很大,其絕緣油給環境造成很大的污染,ifu }_ 不易維護。
(2)因為鐵磁兀件具有非線性的特性,在變壓器鐵芯達到磁飽和時,將 導致系統的電壓與電流波形產生畸變,造成諧波污染。
C3)變壓器副邊的電壓不能夠維持恒定,當負載值不斷增大時,變壓器副邊 的電壓也將隨著下降。
C4)因為變壓器的副邊電壓波形與其原邊的電壓波形禍合緊密,并目_原邊的 電流會決定負載的電流值,所以,在電網側與負載側將會引起電能質量等方面的 問題。
CS)當負載側發生故障時,其不能夠迅速使故障隔離,嚴重還會導致故障不 斷地擴大。
C6)需要相應配套的繼電保護裝置。
C7)‘制方面,其控制功能比較有限,并目_不具備對電壓、電流的連續調節 及綜合控制等功能。 在上述的背景下,如何使電力變壓器能夠滿足上面的這些要求,又可以更好 更快地將其應用在電力網絡中,使其發揮作用將是一個非常有價值的理論課題和 實踐性課題。通過以上的分析,目前,國內外學者們都在積極地探索研究新型的 滿足工礦運行的電力變壓器,例如:采用干式變壓器,能夠很好地解決油污問題。
應用新型的導磁材料,可以降低系統的損耗。采用高壓型電力電纜做為變壓器的 繞組,可以省略變壓器的油介質等因素[f}l f}l。近幾年,隨著大功率的電力電子兀 器件及其控制技術的快速發展,一種利用電力電子變換技術實現電力系統中電壓 變換與能量傳遞的新式變壓器一一電力電子變壓器(Power Electronic Transformer, PET)的提出很快引起了越來越多的關注,許多學者對電力電子變壓器的實現方 案進行了大量的研究,目前,許多國家已經制作出了實驗室樣機}s-i 2, m} 電力電子變壓器的定義是一種具有電力電子變換器并目_能夠通過高頻變壓 器來實現磁禍合的變電裝置,其利用電力電子變換技術與高頻變壓器很好地實現 了電力系統中的電壓變換及能量傳遞。這種新型變壓器的突出優點表現在既能夠 實現對變壓器原副邊的電壓幅值與相位靈活地控制,又可以滿足未來電力系統發 展的許多新的標準要求,主要包括:更高的系統穩定性,可以實現更加便捷的輸 電方式,對各種交直流分布式電源的合理配置,以及能夠實現電力市場下對功率 潮流的實時控制技術。
責任編輯:電力交易小郭
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