静止型动态无功补偿装置及应用

技术应用・产品应用　静止型动态无功补偿装置及应用　荣信电力电子股份有限公司＼供稿　由一＼改编　０引言　静止型动态无功补偿装置（ｓｖＣ）是目前广泛　应用的无功补偿装置。它不再单独采用大容量的　补偿电容器或电容器组来产生所需补偿的无功功　功补偿装置（ＴＣＲ型ＳＶＣ），用以消除无功冲击，　滤除高次谐波，平衡三相电网。现以ＴＣＲ型ＳＶＣ　来说明ＳＶＣ的工作原理。　ｓｃｖ￣Ｎ图接人系统中，电容器提供固定的容　性无功Ｑ。，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电　率，而是通过电力电子器件的高频开关（如晶闸管）　来实现对无功功率的补偿，特别适用于中高压电　力系统中的动态无功补偿。这类装置的典型代表　有：晶闸管控制电抗器（ＴＣＲ）和晶闸管投切电容　器（ＴＳＣ）以及它们的组合（ＴＣＲ＋ＴＳＣ）。这类装置　抗器输出感性无功Ｑ　的大小，感性无功和容性　无功相抵消，只要能做到系统无功Ｑ　：Ｑ　（系统所　需）一　＋Ｑ　。　＝常数（或０），则能实现电网功率因数　＝常数，电压几乎不波动，关键是准确控制晶闸管　的触发角，得到所需的流过补偿电抗器的电流，　称之为静止型动态无功补偿装置。　静止型无功补偿装置在低压供配电系统中　广泛应用于电压调整、改善电压水平、减少电压　波动、改善功率因数、抑制电压闪变、平衡不对　晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能，　采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，　和所设定的恒无功值（可能是０）进行比较，计算得　触发角大小，通过晶闸管触发装置使晶闸管流过　称负荷，与静止型动态无功补偿装置配套的滤波　器能吸收谐波和减小谐波干扰。在高压输电系统　中，静止型动态无功补偿装置的作用是提供无功　补偿、调整电压，改善系统电压水平，改善电力　所需电流。对于不对称负荷，利用ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ理论　实现分相调节，消除负序电流，平衡三相电网。　２　ＴＣＲ型ＳＶＣ的结构组成　ＴＣＲ型ＳＶＣ的结构组成包括以下几部分：　系统的动态和暂态稳定性，抑制工频过电压等。　１　ＳＶＣ的工作原理　世界各国目前普遍采用ＴｃＲ型静止型动态无　（１）晶闸管变流装置：　接受来自控制系统的信号，改变晶闸管触发　角的大小，产生相应的无功补偿电流。　（２）补偿电抗器：　通过晶闸管的电流流经补偿电抗器　时，产生系统所需的感性无功，用于平衡系　统无功，保持稳定的母线电压和功率因数。　（３）高次谐波滤波装置：　组成：电抗器，电力电容器，电阻器　（有高通通道时使用），上述三部分组成一个　ＳＶ（　ｋ系统　滤波通道，根据系统要求可以组成多个滤波　５５　第１３￣ｇｓ２０１Ｎ　Ｏ牛５月　电潦彳乏　左阌　ＰＯＷＥＲ　ＳＵＰＰＬＹ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮＳ　Ｖｏ１．１３　ＮＯ．５　Ｍａｖ　２０ｌ０　通道，分别用于滤除相应的高次谐波。　（４）全数字控制系统：　柜式结构，用于实时计算电网无功，控制晶　电力机车运输方式在保护环境的同时也对电　网造成了严重“污染”，因电力机车为单相供电，　这种单相负荷就造成了供电网的严重三相不平衡　闸管触发角大小，进而控制补偿无功量的大小。　３　ＳＶＣ的应用　以下举例说明ＳＶＣ的应用：　１）电弧炉　电弧炉做为非线性及无规律负荷接入电网，　将会对电网产生一系列不良影响，其中主要是：　（１）导致电网严重三相不平衡，产生负序电　流。　（２）产生高次谐波，其中普遍存在如２、４次偶　次谐波与３、５、７次等奇次谐波共存的状况，使电　压畸变更趋复杂化。　（３）存在严重的电压闪变。　（４）功率因数低。　彻底解决上述问题的唯一方法是用户必须安　装具有快速响应速度的动态无功补偿装置（ｓｖｃ）。　ＳＶＣ系统响应时间小于１０ｍｓ，完全可以满足严格　的技术要求，向电弧炉快速提供无功电流并且稳　定电网电压，增加冶金有功功率的输出，提高生　产效率，并且最大限度地降低闪变的影响。ＳＶＣ　具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相　不平衡，滤波装置可以消除有害的高次谐波及改　善电能质量，并通过向系统提供容性无功来提高　功率因数。　２）轧机　轧机及其他工业对称负载在工作中所产生的　无功冲击会对电网造成如下影响：　（１）引起电网电压降及电压波动，严重时使电　气设备不能正常工作，降低了生产效率。　（２）使功率因数降低。　（３）负载的传动装置中会产生有害高次谐波，　主要是以５、７、１　１、ｌ３次为代表的奇次谐波及旁　频，会使电网电压产生严重畸变。　安装ＳＶＣ系统可以完美地解决上述问题，保　持母线电压平稳，无谐波干扰，功率因数接近１。　３）电力机车供电　５６　及低的功率因数，并产生负序电流。　目前世界各国解决这一问题的唯一途径就是　在铁路沿线适当位置安装ＳＶＣ系统，通过ＳＶＣ的　分相快速补偿功能来平衡三相电网，并通过滤波装　置来提高功率因数。　４）提升机　提升机等其它重工业负载在工作中会对电网　产生如下影响：　（１）引起电网电压降及电压波动　（２）功率因数低　（３）传动装置会产生有害高次谐波　安装ＳＶＣ可以完美地解决上述问题　５）远距离大容量电力传输　全球电力目前正在趋向长距离输电，高能量　消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，　ＳＶＣ可以明显提高电力系统输配电性能，这已在　世界范围内得到了广泛的证明，即当在不同的电　网条件下，为保持一个平衡的电压时，可在电网　的一处或多处适合的位置上安装ＳＶＣ，以达到如　下目的：　（１）稳定弱系统电压　（２）减少传输损耗　（３）增加传输能力，使现有电网发挥最大效率　（４）提高瞬变稳态极限　（５）增加小干扰下的阻尼　（６）增强电压控制及稳定性　（７）缓冲功率振荡　６）城市二级变电站（６６／１　１０ｋＶ）　在区域电网中，使用ＳＶＣ系统可以快速精确　地进行容性及感性无功补偿，使ＳＶＣ在稳定母线　电压、提高功率因数的同时，彻底、方便地解决　了无功倒送问题。并且，安装新的ＳＶＣ系统时，　可以充分利用原有的固定电容器组，只需增加晶　闸管相控电抗器（ＴＣＲ）部分即可，用最少的投资　取得最佳的效果，成为改善区域电网供电质量的　最有效方法。◆