可控硅动态无功功率补偿装置
可控硅动态无功功率补偿装置(TSC型)
技
术
报
告
山东科技大学
2009年4月9日
按照山东科技大学与益和电气集团股份有限公司签订的《可控硅动态无功功率补
偿装置(TSC 型)》技术开发（委托）合同，山东科技大学项目组负责该项目装置中控制器部分的设计，并配合益和电气的产品设计、项目最终产品的型式试验工作。项目组在整个开发设计过程中，严格执行了新产品开发程序，在技术问题上及时与益和电气联系，确保达到预期的技术经济性指标。现就该项目整个开发过程的有关情况总结分析如下：
第一章 控制策略与控制算法设计
1.1控制器的控制策略
本设计的无功补偿控制器分为手动模式和自动模式。在手动模式下直接按照手动的设置投切即可，在自动模式下控制器根据控制策略和控制算法自动运行。本无功补偿控制器控制策略采用以电网电压、无功功率作为控制量的复合控制策略，控制算法采用的是传统的比较判断算法，实行三相共补与分补相结合的补偿方式。在以往的控制器设计中，多采用单纯的功率因数做为判据，在并联电容器投切的过程中容易产生投切振荡，会对电网造成不利影响，因此本次设计统筹考虑了无功及无功功率这两个因素，综合分析控制电容器组的投切，本控制器控制电容器组分为两方面内容： 1、什么情况下对电容器组进行投切
控制器首先检测电网中的无功功率，判断是进行三相共补还是各相分补，然后计算当前状态下按照刚才的判断进行控制后对电网电压造成的影响，如果超过了所设定的电压门限，并且投切间隔时间未到，则不发出控制信号，否则，发出控制信号。控制策略分区如图1.1所示，对应控制策略如表1.1所示。能共不分220+_10%+18V 过压回差。投门限1.2Qc ，切0.1Qc 。
Q
U U U
图1.1 控制策略分区图
表1.1 分区控制策略表
2、怎样对电容器组进行投切
此次设计的无功补偿控制器主要是适用于等容量的补偿控制器，即共补电容器组等容量，分补电容器组等容量，但两者可以不等。关于电容器组的使用上总的来说是采取“同相不同补、异相可同补、能共补不分补、循环使用”的原则，即对于同一相进行补偿时一次控制执行动作只能投入或切除一组电容器，所以共补和分补不会同时执行相同的动作，分相补偿时三相可进行同时补偿，但是每次动作每相最多只能控制一组电容器投切，除了当根据检测值没有共补需要投入，但各相补偿投入的容量足以用一组共补来替代的情况发生，此时足以用共补电容器替代的那些分补电容器切除掉，同时共补电容器投入一组，电容器的投切采用的是先投入先切除、先切除先投入的循环使用方法，循环的分配方法是共补电容器组一个循环，其他分相补偿电容器组各是一个循环，共补和分补的组数可以手动设定，当不需要分相补偿电容器组时，只需把分补的组数设置为0即可。
1.2 电容器组容量相关的计算
在无功补偿控制器使用的过程中，需要手动设定所设计装置电容器组的参数，包括共补电容器的总组数、单个额定容量、额定电压以及分补电容器组的各相的总组数、单个额定容量、额定电压。在实际补偿的过程中，由于电网电压的变动，必须依据检测的电压算出投入一组电容器组实际补偿的容量，本无功补偿控制器的设计适合应用于共补时采用三角形接线方式，各相分补时使用星形接线方式。由此可得出实际补偿时，共补和分补投入一个电容器组补偿的容量分别为
2
222
)3()3A B C CN A B C C CN CN CN U U U Q U U U Q Q U U ??++ ?
++??=?=
（1.1）
2
2
A AC
CN CN U Q Q U '
=?'
（1.2）
22
B BC
CN CN U Q Q U '=?'
（1.3）
22
C CC
CN CN U Q Q U '
=?'
（1.4）
其中，AC Q 、BC Q 、CC Q ——分补时各相投入一组电容器组实际补偿的容量；
A U 、
B U 、
C U ——测量的三相相电压的有效值；
CN Q 、CN U ——共补电容器组的额定容量、额定电压；
CN Q '、CN U '——分补电容器组的额定容量、额定电压；
C Q ——共补时投入一组电容器组实际补偿的容量。 1.3 控制策略软件设计
根据前面的介绍，在主程序中设计的自动模式下控制策略的软件流程示意图如下所
35kV静止无功发生器成套装置 技术协议
第一节技术协议 一. 总则 1. 本技术协议书仅适用于中铝能源太阳山风电厂五期110kV升压站主变扩建工程动态无功补偿装置(SVG)的加工制造和供货。技术协议中提出了对设备本体及附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 2. 本技术协议提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规的条文，供方应提供符合本技术规引用标准的最新版本标准和本技术协议技术要求的全新产品，如果所引用的标准之间不一致或本技术协议所使用的标准如与供方所执行的标准不一致时，按要求较高的标准执行。 3. 本技术协议将作为订货合同的附件，与合同具有同等的法律效力。本技术协议未尽事宜，由合同签约双方在合同谈判时协商确定。 4. 供方保证提供的产品符合安全、健康、环保标准的要求。供方对成套设备(含辅助系统与设备)负有全部技术及质量责任，包括分包(或采购)的设备和零部件。 5. 本技术协议提出了对SVG技术参数、性能、结构、试验等方面的技术要求。 6. 若供方所提供的技术资料协议前后有不一致的地方，以有利于设备安装运行、工程质量为原则，由需方确定。 二. 标准和规 1. 合同设备包括供方向其他厂商购买的所有附件和设备，这些附件和设备应符合相应
的标准规或法规的最新版本或其修正本的要求。 2. 除非合同另有规定，均须遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准，尚没有国际性标准的，可采用相应的生产国所采用的标准，但其技术等方面标准不得低于国家、电力行业对此的各种标准、法规、规定所提出的要求,当上述标准不一致时按高标准执行。 3. 供方提供的设备和配套件要符合以下最新版本的标准，但不局限于以下标准，所有设备都符合相应的标准、规或法规的最新版本或其修正本的要求，除非另有特别说明外，合同期有效的任何修正和补充都应包括在。 DL/T672-1999 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》 DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》 GB/T 11920-2008《电站电气部分集中控制设备及系统通用技术条件》 GB 1207-2006 《电磁式电压互感器》 SD 325-89 《电力系统电压和无功电力技术导则》 DL/T 840-2003 《高压并联电容器使用技术条件》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》 GB 311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘配合》 GB 311.2-2002 《绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则》GB 311.3-2007 《绝缘配合第3部分：高压直流换流站绝缘配合程序》 GB/T 311.6-2005 《高电压测量标准空气间隙》 GB/T 11024.2-2001《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第2部分：耐久性 试验》 JB/T 8170-1995 《并联电容器用部熔丝和部过压力隔离器》 GB 50227-2008 《并联电容器装置设计规》
毕业设计（论文） 开题报告 课题名称低压无功补偿控制器设计 系别 专业班 姓名 评分 导师（签名） 2011年5月6日 中国石油大学胜利学院
低压无功补偿控制器设计 开题报告 1国内外研究现状 早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。 随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。 （1）静止无功补偿器（SVC） 早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。
无功功率补偿装置的几种方式 国家认监委于2007年4月18日发布的2007年第9号公告《强制性认证产品目录描述与界定表》，明确将低压无功功率补偿装置列入强制性产品认证。 于2007年8月6日发布的国家认监委2007年第21号公告《关于部分电子电器产品发布新版实施规则的公告》，其中包括了《CNCA-01C-010；2007低压成套开关设备强制性认证实施规则》。该实施规则对低压无功功率补偿装置的各项要求进行了明确的规定。 中国质量认证中心于2007年7月20日发布了《低压无功功率补偿装置实施CCC认证的原则和程序》明确了低压无功功率补偿装置的认证原则及申请、受理、资料等要求。 因此，本文针对已列入强制性产品认证的无功功率补偿装置的关键环节-保护问题，进行进一步较深入的讨论，以期使无功功率补偿装置的功能和性能得到进一步的提高，确保认证产品的性能安全可靠。 2．无功功率补偿装置的主回路构成 一般无功功率补偿装置主回路的典型构成,如下图所式 体积小.其缺点是对电网存在污染,易损坏, 过载能力低,成本高,对工作环境要求较高.此种投切方式适用于负载变化大,功率因数变化快,控制精度高的场所. 这种投切方式是近几年才开发出来的产品,其构成就是把机电开关和电力电子开关复合在一起,以求把这两种投切方式的优点进行组合,抑制缺点. 其结构就是将机电开关和电力电子开关并联在一起,进行工作.其工作原理是先将晶闸管投入运行,待电流稳定后,在投入机电开关,然后晶闸管撤除工作,完成投入.断开时,先将晶闸管投入工作,机电开关停止工作,晶闸管在停止工作,完成切除.这种将机电开关和电力电子开关的复合投切方式,可以说,尽可能的利用各自的优点,降低缺点. 目前,此种投切方式在目前的市场上,使用量还是比较大的.但一些固有的缺 点仍然存在,例如对电网的污染问题. 此外, 电力电子开关方式和复合式开关方式的制造商,还在其制造的产品上,增加了一些辅助和保护功能.还须视各产品分别看待.
无功补偿及低压补偿装置原理简介 一、一次电路 一次电路的构成如下图所示，包括隔离开关QS、10组熔断器FUI～FUIO、接触器KM1～KMIO、热继电器FRl~F'R10、补偿电容器CI~CIO．另外还有电流互感器TAa、TAh和TAc．避雷器BLI、BL2和BL3。其中熔断器和热继电器用于对电容器进行短路及过电流保护；接触器是对电容器进行手动或自动投入、切除的开关器件；电流互感器获取的电流信号用于测量无功补偿柜补偿电流的大小：避雷器用子吸收电容器投入、切除操作时可能产生的过电压，是一种额定电压为AC220V的低压避雷器。 二、二次控制电路 包括一个物理结构分为7层的转换开关2SA、无功补偿自动控制器（以下简称补偿控制器）等元器件。转换开关2SA用来手动控制投入或切除1~10路补偿电容器，并完成自动控制器电压信号、电流信号的接人或退出。补偿控制器可以根据功率因数的高低或无功功率r与用蠛的大小自动投入或切除电容器，并在系统电压较高时自动切除电容嚣。具体电路见下图。 转换开关2SA有一个操作手柄，出下图可见，该手柄有自动、零位和手动l~lo共12个挡位，每旋转30°即可转换一个挡位。 在每个挡位，会有桐应的转换开关触点接通.2SA共可转换13对触点，分别是(7)、(8)、(9)、(10)等等，一直到下部的(1)、(2)触点。为了标示出转换开关2SA在不同的挡位与各组触点之问的对应关系，与12个挡位相对应的有12条纵向虚线，虚线与每一组触点（略偏下、无形相交的位置，可能标注有圆点或不标注圆点。标注有圆点的，表示转换开关旋转至该档位时，圆点（略偏上）位
置的一组触点是接通的，否则该组触点星开路状态。例如，在触点(7)、(8)略偏下位置，手动1．手动IO挡位时均标注有圆点，表示这10个挡位时触点(7)、(8)均接通。而在手动l挡位，只在触点(7)、(8)和(1)、(2)位置标注有圆点，说明在该挡位这两组触点是接通的。 无功补偿屏如欲进入自动控制投切状态，需给补偿控制器接人进线柜或待补偿电路总进线处A相电流互感器二次的电流信号I^，B桐、C相电压信号，以及接触器线圈吸合所需的工作电源。具体接线见下图中补偿控制器接线端子图。 图中US1、US2端干连接的103、104号线即是B相、C相电压信号（转换开关2SA在自动挡位时，103号线经2SA的(3)、(4)触点、熔断器FU13、X12端子、隔离开关Qs，连接至B桐电源；104号线沿类似线路连接至C相电源）；ISI、IS2端子连接的即是进线柜的电流信号（经由转换开关2SA转接）．COM端连接的l 号线即是接触器线圈吸合所需的丁作电源（1号线经熔断器FU11、XI1端子、隔离开关Qs，连接至A桐电源）。B相、C桐电压信号及A相电流信号在补偿控制器内部经过微处理器运算判断后，计算出功率因数的高低、无功功率的大小，一方面经过LED显示器显示功率因数值，同时发送电容器投切指令，例如补偿控制器发出投入电容器CI的指令时，其接线端子中的1号端子经内部继电器触点与COM端(1号线．A相电源)连通，该端子经3号线连接至接触器KMI线圈的左端，线圈的右端经热继电器FR1的保护触点接至2号线．即电源零线N。接触器KM1线圈得电后，主触点闭合．将电容器CI投入，实现无功补偿。此同时．KMI的辅助触点闭合，接通指示灯HL1，指示第一路电容器已经投入．如果无功功率数值较大，补偿控制器则控制各路电容器依次投入，直到功率因数补偿到接近于1。每一路电容器投入时的时间间隔是可调的，通常将其调整为几秒至儿十秒之间。补偿控制器遵
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
无功补偿装置的设计要求 对于电压为lOkV及以下、单组容量为1000kvar及以下的无功补偿电容装置的设计要求如下。 ①电容器装置载流部分（开关设备及导体等）的长期允许电流，G 1214T1UF高压不应小于电容器额定电流的1. 35倍，低压不应小于电容器额定电流的1.5倍。 ②电容器组应装设放电装置，使电容器组两端的电压从峰值（2倍额定电压）降至50V所需的时间，对高压电容器最长为5min，对低压电容器最长为1min。 ③高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时也可接成三角形；低压电容器组应接成三角形。 ④高压电容器组应直接与放电装置连接，中间不应设置开关设备或熔断器。低压电容器组和放电设备之间，可设自动接通的接点。 ⑤电容器组应装设单独的控制和保护装置，但为提高单台用电设备功率因数用的电容器组，可与该设备共用控制和保护装置。 ⑥单台电容器应设置专用熔断器作为电容器内部故障保护，熔丝额定电流为电容器额定电流的1.5～2倍。 ⑦当装设电容器装置附近高次谐波含量超过规定允许值时，应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器，串联电抗器也可兼作限制合闸涌流的电抗器。 ⑧电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时，应将电容器的
外壳和支架接地。 当电容器的额定电压低于电力网的标称电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合。 ⑨装配式高压电容器组在室内安装时，下层电容器的底部距离地面不应小于0. 20m，上层电容器的底部距离地面不宜大于2. 50m，电容器装置顶部至屋顶净距不应小于1m，电容器布置不宜超过三层。 装配式电容器组当单列布置时，网门与墙距离不应小于1.30m;当双列布置时，网门之间距离不应小于1.50m。 ⑩电容器外壳之间（宽面）的净距不宜小于0.lOm，但成套电容器装置除外。 ⑩设置在民用主体建筑中的低压电容器应采用非可燃性油浸式电容器或干式电容器。
低压无功补偿柜操作规程 1.在成套装置接线正确无误、供电电源正常的情况下，将电容补偿柜的智能无功功率控制器的电源开关（微型断路器）暂时置断开位置（OFF位置），成套装置各柜体里面的其他电源开关（微型断路器）均置接通位置（ON位置）。 2.将成套装置1#进线柜里面的主电路开关（塑壳断路器）均置接通位置（ON位置）。进线开关柜（1#柜）内的主断路器（QF1）为电动预储能合闸方式，其合闸过程请按下面的3操作。 3.首先按下“储能”按钮，主断路器储能电动机动作并带动弹簧开始储能，储能结束后（此时储能指示灯亮），按下“合闸”按钮，弹簧储能释放，使主断路器（QF1）完成合闸动作。主断路器合闸后，合闸指示灯亮，分闸指示灯灭，储能指示灯也灭。 4.在1至3操作完成之后，且各种指示均正常的情况下，转换开关切换到手动状态（非自动状态）后，旋转转换开关，投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中。此时可检测整个系统中各个电容的回路是否正确。 5.在各种指示均正常的情况下，接通电容柜智能无功功率控制器的电源开关（置ON位置），控制器接通电之后显示“CAL”,5秒后进入自动工作状态，如输入电流符合最小要求（大于150mA）,将显示所测电网功率因数cos?。此时可设置控制器的参数，可将控制器的“功率因数值”cos?设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cos?大)，同时设定模式设置为人工设定模式。将转换开关切换至自动状态,将“投切允许”打至右位即（ON位置）,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时可以手动按下无功补偿控制器上的”增加”按钮来投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到补偿后的功率因数达到预定的设置为止，而相反按“减少”可切除相应电容。当设定参数时，将控制器的“功率因数值”cos?设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cos?大)，可将设定模式设置为全自动设定模式。此时将“投切允许”打至右位即（ON位置）,将转换开关切
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
高低压无功补偿装置设计选型结构 1、装置主要由并联电容器、电容器专用熔断器、串联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离接地开关、支柱绝缘子、连接母线和电容器构架等设备组成。若采用双星形接线中性点不平衡电流保护或单星形接线桥差保护，应有电流互感器。 2、串联电抗器串接在电容器组的回路中，用于抵制高次谐波和限制合闸涌流。 用于抵制5次用以上谐波时，电抗器可按Xl/Xc=4.5%-6%配置。 用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=12%-13%配置。 仅用于限制涌流时，电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置。 3、氧化锌避雷器并接在电容器组线路上，以限制投切电容器所引起的操作过电压。 4、放电线圈并接于电容器组的两端，当电容器组继开电源时，能将电容器两端剩余电压在5秒~20秒内自电压峰值降至0.1倍额定电压或50V以下。 5、根据装置所装置设备（电容器、电抗器等）的布置可分为片架式、柜式、围栏式、模块式、集合式和户外箱式等形式。 片架式 结构即以片架（包括直梁、横梁和横档等）为计量单位的零部件，通过螺栓等系列标准件连接而成电容器组构架，其四周为网门。装置具有价格低、运输方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 柜式 结构即将所配置的元器件均装在类似高压开关柜的构架上，柜门用钢板网或镀锌钢板网制成。装置由电抗器柜、放电柜和电容器柜等三部分组成。装置具有外观整齐，方便安装等特点。6kV和10kV等电压等级容量在300kvar~3000kvar 的装置适宜采用该结构形式。 模块式 结构即将设备安装在用型材制成的单元模块上，安装时只需层层或行行拼接即可。该结构又分立式电容器安装和卧式电容器安装两种形式，且单元电容器宜采用内熔丝电容器，具有外形整齐、安装方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 集合式 结构即由密集型电容器等设备组成的电容器组。具有占地面积小、安装维护方便等特点。6kV、10kV和35kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。 围栏式 结构即将可拆式网门护栏在电容器组和电抗器等设备的四周，围栏和设备间留有检修通道。35kV等电压等级的装置适且采用该结构形式。 户外箱式
成套电容补偿柜详解 1、课题内容简介 1.1、实训目的 (2) 1.2、主要内容 (2) 1.3、工作原理 (2) 2、电容器补偿柜的及其作用 2.1、电容器柜功能及其结构 (3) 2.2、电容器补偿柜的作用 (3) 3、一次电路原理分析及安装 3.1、电容器柜一次电路原理介绍 (4) 3.2、一次电路的工作原理过程 (4) 3.3、元器件的作用分析 (5) 3.4、一次电路的的安装图 (9) 3.5、一次电路连接母线安装及其安装实物图 (10) 4、二次回路原理图分析及安装 4.1、二次原理图 (16) 4.2、二次电路工作原理的过程 (17) 4.3、二次电路元器件布置图 (17) 4.4、二次电路安装接线图 (18) 4.5、二次电路的安装工艺 (18) 4.6、安装步骤 (19) 5、绝缘电阻测试、介电强度试验 5.1、以500伏绝缘摇表测试法测试绝缘电阻 (20) 5.2、工频及冲击耐压 (20) 附1图表 (21) 保护电路有效性 绝缘电阻及交流耐压
1、课题内容简介 1.1、实训目的 1、学会电容器补偿柜操作使用，并知道它们的作用。 2、进一步认知电容补偿柜的类型及其结构。 3、进一步认知各种电器元器件外形、结构、参数。 4、学会阅读和绘制电容器补偿柜的主电路图、二次电路图、安装接线图。 5、学会选用开关元器件，并学会母排、母线、电线规格选择。 1.2、主要内容 1、电容器补偿柜柜主电路介绍 2、主电路元器件介绍 3、一次电路元器件安装 4、一次电路元器件安装 5、二次电路元器件安装 1.3、工作原理 合上刀熔开关和断路器，无功功率补偿控制器根据进线柜电压和电流的相位差输出控制信号，控制交流接触器闭合和断开，从而控制电容器投入和退出。
1.在成套装置接线正确无误、供电电源正常的情况下，将电容补偿柜的智能无功功率控制器的电源开关（微型断路器）暂时置断开位置（OFF位置），成套装置各柜体里面的其他电源开关（微型断路器）均置接通位置（ON位置）。 2.将成套装置1#进线柜里面的主电路开关（塑壳断路器）均置接通位置（ON位置）。进线开关柜（1#柜）内的主断路器（QF1）为电动预储能合闸方式，其合闸过程请按下面的3操作。 3.首先按下“储能”按钮，主断路器储能电动机动作并带动弹簧开始储能，储能结束后（此时储能指示灯亮），按下“合闸”按钮，弹簧储能释放，使主断路器（QF1）完成合闸动作。主断路器合闸后，合闸指示灯亮，分闸指示灯灭，储能指示灯也灭。 4.在1至3操作完成之后，且各种指示均正常的情况下，转换开关切换到手动状态（非自动状态）后，旋转转换开关，投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中。此时可检测整个系统中各个电容的回路是否正确。 5.在各种指示均正常的情况下，接通电容柜智能无功功率控制器的电源开关（置ON位置），控制器接通电之后显示”CAL”,5秒后进入自动工作状态，如输入电流符合最小要求（大于150mA）,将显示所测电网功率因数cosφ。此时可设置控制器的参数，可将控制器的“功率因数值”cosφ设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cosφ大)，同时设定模式设置为人工设定模式。将转换开关切换至自动状态,将“投切允许”打至右位即（ON位置）,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时可以手动按下无功补偿控制器上的”增加”按钮来投切相应电容，对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到补偿后的功率因数达到预定的设置为止，而相反按“减少”可切除相应电容。当设定参数时，将控制器的“功率因数值”cosφ设置为0.95或者0.96(要比所测电网功率因数cosφ大)，可将设定模式设置为全自动设定模式。此时将“投切允许”打至右位即（ON位置）,将转换开关切换至自动状态,无功补偿成套装置将投入正常工作。此时控制器将进行“自学过程”，在数据初始化过程中，控制器按既定“功率因数值”与现配电系统作比较，并系统地启动电容器，改善功率因数，同时记录所接入电容器组的值，寻找到最小电容器组作为无功投入门限。此时对应的回路指示灯亮，接触器线圈吸合，主回路中接触器接通后其下接电容投入到电网中，直到投入电容器组达到投入门限为止。此时按下“增加”键可调出动态参数显示代码：I(电流)，U（电压），Q（无功功率），P（有功功率），再按“减少”键可调出动态参数对应显示值，按”菜单设置”键可返回主显示值：功率因数cosφ。
高压SVG培训 我是思源清能电气电子有限公司，服务工程师，张治福，我的手机号是： 第一章装置电气原理与构成 1.1电气原理 SVG装置的主电路采用链式逆变器拓扑结构，Y形连接，10kV装置每相由12个功率单元串联组成，6kV装置每相由8个功率单元串联组成，运行方式为N＋1模式。下图所示为SVG装置的连接原理图。
图1-1 10kV装置的连接原理图 图1-2 6kV装置的连接原理图 10kV装置的电气原理如下图。 图1-3 10kV装置的电气原理图 1.2装置构成 SVG装置主要由五个部分组成：控制柜、功率柜、启动柜、连接电抗器和冷却系统。这里采用风冷。
1.2.1控制柜 控制柜由控制器、显示操作面板、控制电源、继电器、空气开关等部分组成。 控制电源提供了DC24V和DC5V电源系统，为控制器和继电器操作供电。 操作面板包括了液晶屏显示、信号指示灯。操作部分包括启机按钮、停机按钮和复位按钮。 空气开关的功能如下表所示。 表2-1 空气开关功能表
第二章装置的控制面板说明 2.1 装置的运行状态 SVG装置带电时，运行在五种工作状态：待机、充电、运行、跳闸、放电。各状态说明和转换关系如下： 1)待机状态 装置上电后立即进入待机状态，然后进行自检。若无任何故障且状态正常，装置复位后，则点亮就绪灯。若在就绪情况下收到用户启机命令，则闭合主断路器。主断路器闭合后即转入充电状态。 2)充电状态 表示装置的直流电容正在充电，由于装置为自励启动，主断路器闭合即表示装置已经进入了充电状态。若在主断路器闭合后直流电压充电到超过直流设定值，则自动闭合启动开关以短路充电电阻，启动开关闭合后延时10s自动转入并网运行状态。 3)运行状态 表示装置处于并网运行的工作状态，可以在各种控制方式下输出电流，达到补偿无功、负序或谐波的效果。若在此过程中出现报警，报警指示灯亮，不影响装置正常运行；若在此过程中出现过流、同步丢失等可恢复故障，装置将闭锁，待手动或自动复位消除故障后，装置将重新解锁运行；若在此过程中出现严重故障或收到停机命令，装置将发跳闸命令，并转到跳闸状态。 4)跳闸状态 表示装置正在执行跳闸指令。一进入跳闸状态，装置就立刻发跳闸命令。检测到主断路器断开后进入放电状态。 5)放电状态 表示装置正在放电。主断路器断开后，直流电容将缓慢下降直至为0。该状态时持续10s后装置自动转入待机状态。 2.2 控制柜屏面说明 装置提供了液晶操作面板、控制按钮和远程后台三种方式对装置进行操作。
可控硅动态无功功率补偿装置(TSC型) 技 术 报 告 山东科技大学 2009年4月9日
按照山东科技大学与益和电气集团股份有限公司签订的《可控硅动态无功功率补偿装置(TSC 型)》技术开发（委托）合同，山东科技大学项目组负责该项目装置中控制器部分的设计，并配合益和电气的产品设计、项目最终产品的型式试验工作。项目组在整个开发设计过程中，严格执行了新产品开发程序，在技术问题上及时与益和电气联系，确保达到预期的技术经济性指标。现就该项目整个开发过程的有关情况总结分析如下： 第一章 控制策略与控制算法设计 1.1控制器的控制策略 本设计的无功补偿控制器分为手动模式和自动模式。在手动模式下直接按照手动的设置投切即可，在自动模式下控制器根据控制策略和控制算法自动运行。本无功补偿控制器控制策略采用以电网电压、无功功率作为控制量的复合控制策略，控制算法采用的是传统的比较判断算法，实行三相共补与分补相结合的补偿方式。在以往的控制器设计中，多采用单纯的功率因数做为判据，在并联电容器投切的过程中容易产生投切振荡，会对电网造成不利影响，因此本次设计统筹考虑了无功及无功功率这两个因素，综合分析控制电容器组的投切，本控制器控制电容器组分为两方面内容： 1、什么情况下对电容器组进行投切 控制器首先检测电网中的无功功率，判断是进行三相共补还是各相分补，然后计算当前状态下按照刚才的判断进行控制后对电网电压造成的影响，如果超过了所设定的电压门限，并且投切间隔时间未到，则不发出控制信号，否则，发出控制信号。控制策略分区如图1.1所示，对应控制策略如表1.1所示。能共不分220+_10%+18V 过压回差。投门限1.2Qc ，切0.1Qc 。 Q U U 上限 U 下限 Q 上限 Q 下限
动态无功补偿技术的应用现状及发展刘宪栩 发表时间：2018-05-31T10:36:53.397Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：刘宪栩王云昊刘楠 [导读] 摘要：在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。 （国网天津市电力公司城西供电分公司天津市 300190） 摘要：在电力系统输送电能的过程中,无功功率不足,将使系统中输送的总电流增加、使变压器的输出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降。对于电力用户来说,过多地从电网中吸取无功,不仅使电网损耗增加,也影响自身的用电和生产。可见无功功率对供电系统和负荷的运行都十分重要。但是,近些年来,随着我国工业的迅速发展,一些大功率非线性负荷的不断增多,对电网的冲击和谐波污染也呈不断上升趋势,缺乏无功调节手段造成了母线电压随运行方式的变动很大,引发了多种电能质量问题。主要包括:功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动。 关键词：动态无功补偿技术；应用现状；发展 引言 在电力系统的运行中，系统运行的安全性、可靠性和经济性、输送电能的质量是其最根本的问题。一些大功率负荷的投入、退出，或者系统局部故障等，都会造成系统中有功功率和无功功率的大幅扰动，从而对电网的稳定性和经济性产生影响。特别是如电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加，使得电力网发生电压波形畸变，电压波动闪变和三相不平衡等，产生电能质量降低，电网功率因数降低，网络损耗增加等不良影响。另外，现在的直流输电工程日益发展，大功率换流装置（无论整流或逆变）都需要系统提供大量无功功率。特别是一端为弱系统或临近的交流系统发生故障时，如果不能迅速补偿大幅度波动的无功功率，就会导致系统失控或瓦解。快速有效地调节电网的无功功率，使整个电网负荷的潮流分配更趋合理，这对电网的稳定、调相、调压、限制过电压等等方面都是十分重要的。 1动态无功补偿技术的现状 性能优良的SVC（静止无功补偿器）和技术更为先进的STATCOM（静止同步补偿器）已大规模应用于电力系统及工矿企业。 1.1同步调相机 早期的动态无功功率补偿装置主要为同步调相机,是传统的动态无功补偿设备,多为高压侧集中补偿,一般装于电力系统的枢纽变电站中,以减少因传输无功功率引起能量的损耗和电压降落。由于它是旋转电机,运行中的损耗和噪声都比较大,维护复杂费用高,且响应速度慢,所以难以满足快速动态补偿的要求。目前已逐渐退出动态无功补偿领域,在现场中仅有少量使用。 1.2静止无功补偿器（SVC） 静止无功补偿器（SVC）于20上世纪70年代兴起，现在是已经发展的很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置，其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（无功和电压补偿）。SVC装置的典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）和滤波器组（FC）。随着电力电子技术的不断发展和控制技术的不断提高，SVC向高压大容量多套并联的方向发展，以满足电力系统对无功补偿和电压控制的要求。南瑞继保在SVC的技术发展中做出了很大贡献，为国内外电网提供了多套大容量SVC系统。安装于新疆-西北联网工程第二通道750kV沙州变电站的SVC系统容量为-360Mvar（感性）～360Mvar（容性），由两套配置相同的SVC组成，直接接入变电站同一条66kV母线，每套SVC包含TCR(-360Mvar)×1，滤波器组(+180Mvar)×1。本工程SVC系统TCR单体容量达到360Mvar，直接接入电压等级高达66kV，开启了我国输电系统大容量、高电压动态无功补偿器的新篇章。 1.3静止同步补偿器（STATCOM） STATCOM系统基于电压源型变流器，采用目前最为先进的无功补偿技术，将IGBT构成的桥式电路经过变压器或电抗器接到电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态调整控制目标侧电压或者无功的目的。同时如果需要STATCOM在补偿无功的基础上对负载谐波进行抑制，只要令STATCOM输出与谐波电流相反的电流即可。因此，STATCOM能够同时实现补偿无功功率和谐波电流的双重目标。 南瑞继保研制的百兆乏直流换流站动STATCOM在南方电网±500kV/3000MW永富直流富宁换流站顺利投运，该项目是大容量STATCOM装置应用于高压直流输电领域中的首个成功案例。此STATCOM系统包含协调控制系统和两套35kV/±100MVArSTATCOM成套设备。换流阀采用多电平电压源型换流器结构，成套设备占地面积小、功率密度高，具备快速暂态无功补偿、目标电压控制、交流系统故障穿越、协调控制等功能，是缓解直流换相失败、无功电压调节等的最佳解决方案，代表着柔性交流输电和用户电能质量领域的前沿方向。 2动态无功补偿技术的发展 2.1电力有源滤波器 电力有源滤波器的基本原理如图1所示。 图1 电力有源滤波器的基本原理 电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型,目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。但电力有源滤波器现仍存在一些问题,如电流中有高次谐波,单台容量低,成本较高等。随着电力半导体器件向大容量、高频化方向发展,这类既能补偿谐波又能补
修改稿收到日期:2010-03-22。 第一作者董鹏飞,男,1984年生,现为郑州大学自动化专业在读硕士研究生;主要研究方向为模式识别与智能系统。 智能无功补偿器的设计和实现 Desi g n and I m p l e mentati o n o f I ntelli g ent Co mpensator for Reacti v e Power 董鹏飞 李建华 李 盛 (郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001) 摘 要:针对电力系统中无功补偿装置的发展现状,通过对无功补偿原理和方式的分析研究,设计了基于P I C18F4520单片机的智能无功功率补偿控制仪。该控制仪以九域图原理作为投切电容器的依据,并通过RS 232/485串行口与GPRS 模块连接,实现与主控中心进行实时数据的传输和交换。实测应用证明,该系统避免了复杂的参数计算,简化了系统结构,且价格低廉、软件编程简单、抗干扰能力强。 关键词:无功补偿 控制器 功率因数 串口通信 GPRS 中图分类号:T M 46 文献标志码:A Abstract :In accordance w it h t he current stat us o f reacti ve po w er compensati on i n electric po w er syste m,t hrough anal y sis and research on the co mpensation pri nci ple and mode ,t he compensati on controll er based on P I C18F4520si ng l e chi p co mputer has been desi gned .The contro ll er a dopts t he ni ne zone graphic t heory as t he criteria o f connecti ng or disconnecti ng the capac i tor ,and t hrough RS 232/485serial port to connect w ith GPRS modul e t o m i ple ment rea l tm i e dat a trans m i ssi on and exchange w ith ma i n contro l center .T he rea l t est verifi es t ha t t he complicated ca l cu l ati on of the parameters is avo i ded by the syste m ;and t he s yste mati c structure is sm i p lified .The syste m features l o w cos,t ease program m i ng and off ers h i gh anti i nterf erence capability . K ey words :Compensati on for reactive power Controller Power fact or Seri a l co mmunica ti on GPRS 0 引言 随着国民经济的发展,工厂自动化和办公自动化程度的不断提高,电子设备对供电电源的供电质量要求也越来越高。工厂内碳硅炉的整流设备、电焊机和电子设备等会产生大量的无功功率及高次谐波,这将会严重污染电网,降低电网的运载能力和电能损耗,影响电子设备的正常运行 [1] 。为提高用户的用电质量、 净化电网、提高电网的运载能力、降低电能损耗,避免随之引起的危害和损失,应对无功功率进行治理,而电力网络性能要求的提高增加了无功补偿控制装置的成本。为了解决成本与性能之间的矛盾,设计了以P I C18F4520单片机为核心的智能无功功率补偿装置,系统在降低网损的同时,也有效地提高了配电系统的电压质量。 1 系统的总体结构设计 在电力系统中,由于各用电器的参变量基本相同,通过对这些参变量的数据分析,基本上可以实现对线 路中的设施进行自动控制的目的。无功补偿方式一般采用三相固定补偿、三相动态补偿和单相动态补偿相结合的方式。系统框架如图1所示。 图1 系统架构图F i g .1 Structure of t he sy stem 系统一般在强交电磁场环境中工作,为防止干扰信 号所造成的开关误动作,系统必须具有较强的抗干扰能力。因此,控制器的数据处理部分选用抗干扰能力和计算能力强的PI C18F4520单片机,输入端信号采用双光耦合的线性耦合器件进行隔离。同时,为保证提供的变量以及参变量数据的精度,前级采样互感器采用精度为 5%的互感器,运放采用失真较小的L M 134系列,A /D 转换部分采用AD7656。此外,系统选用20MH z 晶振, 智能无功补偿器的设计和实现 董鹏飞,等
低压无功补偿技术规格书． 低压自动无功补偿装置技术要求 1、总则 1.1、本技术规范书适用于变电所内配置的RNT低压动态无功功率补偿装置，它提出了该动态无功功率补偿装置本体及附属设备的功能设计、结构、性能、调试和试验等方面的技术要求。 1.2本技术规格书中提出了最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和适用的标准，未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方须提供一套满足本技术规格书和相关标准规范要求的高质量产品及其相应
服务，以保证的安全可靠运行。 1.3、供方须执行现行国家标准和电力行业标准。有矛盾时，按技术要求较高的标准执行。主要的标准如下： GB/T 15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》 GB50227-95 《并联电容器成套装置设计规范》 JB5346-1998 《串联电抗器》 GB191 《包装贮运标准》 GB11032-2000 《交流无间隙金属氧化锌避雷器》 GB/T 2681-1981 《电工成套装置中的导体颜色》 GB/T 2682-1981 《电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色》 GB1028 《电流互感器》 GB10229 《电抗器》 DL/T620-1997 《装置过电压保护和绝缘配合》 GB 4208-93 《外壳防护等级》（IP代码） GB/T14549-93 《电能质量-公用电网谐波》 另外，尚应符合本技术规格书规定的技术要求和买方的要求。 1.4、未尽事宜，供需双方协商确定。 2、设备环境条件 2.1、周围空气温度 ℃38.4最高气温： 低压无功补偿设备 技术协议 29.3℃最低气温： - 6.8~10.6℃年平均气温： 1500米2.2、海拔高度：不大于0.05g 6度区，动峰值加速度：2.3、地震烈度：户内2.4、安装地点：、电容补偿柜技术参数3400V 额定电压：1） AC 660V 额定绝缘电压： 2500V 额定工频耐受电压：1min 8kV 冲击耐压： TMY 主母线：）2TMY 母线：PE 系统容量与无功补偿设备等应达到设计要求；3） 外形尺寸：具体见附图4）电压等级下的动态电容无功380V采用）无功功率补偿全部采用动态补偿方式：5 补偿柜，补偿容量具体见附表。％的电抗器，从根本7 对控制器、电抗器、驱动器进行特殊设计，要求选用6）上解决与系统发生串联、并联谐振，避免使谐波放大，实现无功补偿和谐波抑制并举的功能；控制应具有高可靠性，而且操作简单，与系统联结时，不需要考虑交流系统）7 相序，不会因为相序接错而带来烧坏可控硅或其他器件的现象；实现电流过零投切，电容投切过程中无涌流冲击、无操作过电压、无电弧重8）燃现象，使用寿命长；控制器实现全数字化，液晶显示，具有联网通讯功能；9）根据负载无功和负荷波动情况，在规定的动态响应时间内，多级补偿一次到）10位；