静止无功补偿装置(SVC)介绍资料

目前被最广泛使用的SVC，主要是TCR+BSC（FC）形式。
工作原理
现在常用的SVC装臵，主要由FC（固定电容器组或者 滤波器组）和TCR（晶闸管控制电抗器）构成。FC部 分主要负责向系统提供容性无功功率，并同时滤除流 入系统的谐波电流。而TCR则根据系统或者负荷的变 化情况，提供一定的感性无功功率，以满足对目标控 制的需求。
需要增强电压控制能力和加大动态无功储备
概述

电网中的电力负荷情况
热轧机无功功率变化情况示意图
概述


常用的无功补偿措施
适当调节发电机励磁，以调节机组运行功率因数。 在交流系统适当地点（或直流输电弱系统侧）装设同步调 相机。 使用带抽头或有载开关的变压器，通过调节电网某些点的 电压来调节潮流。 采用串联补偿电容器来改善受端电压，提高电网极限传输 能力并增强系统的稳定性。 用开关投切并联电抗器或电容器，以满足系统随时变化的 无功功率需求量，达到调相调压的目的。



缺点：响应速度慢、调节性能差、运行维护和管理不便 、长年运行损耗过大、自动监控跟踪性能差以及对 整个电网的技术效益和经济效益都偏低等等。
概述

SVC（Static Var Compensator：静止动态无功补偿器）

晶闸管控制电抗器（TCR：Thyristor Controled Reactor）
热备用和冗 余
可以另外加
无
无
SVC发展现状

光电触发和电磁触发比较
触发方式 比较项目
触发信号陡度 阀体局放 一二次间绝缘性能 dv/dt检测 保护性触发检测 对监控系统的影响 可靠性 噪音 干扰 ≥4A/us 符合IEC61954要求 优秀 可以 可以 可保证监控系统有好的 抗电磁干扰能力 高 无 无 ≤0.5A/us 不符合IEC61954要求 一般 不可以 不可以 对监控系统抗电磁干扰能力 有极大的负面影响 低 有（触发高频声） 对其他电子通信设备可造成 干扰

分层分布式控制保护系统 密闭纯水冷却方式 光电触发或直接光触发方式 采用过电压转折保护技术（取代了BOD保护）

上述技术的采用使得新一代SVC系统的总体运行效率 和可靠性得到大大提高，补偿效果十分理想。
SVC发展现状

国内SVC现状

TCR型SVC主要生产厂家：南瑞继保、中国电科院、鞍山荣信 、辽宁立德、西电科技等。 这些厂家提供的TCR型SVC设备总体说来动态响应效果比其它 形式的SVC（如TSC-可控硅投切电容器、TSR-可控硅投切电 抗器以及MCR）要好的多，基本能够实现动态无功补偿。
可 控 硅
10KV阀组
南瑞继保SVC主要构成

固定电容器组或滤波器组 向系统提供足够的容性无功，并滤除电网的有害 谐波是该部件的主要任务。这部分通常又以滤波 电容器（或并联电容器）为主，而滤波电抗器和 滤波电阻等则是其附属部件。这是SVC中的固定（ 也可能分级投切）容性无功部分。 在实际的工程当中，这个FC部分往往被分成若 干个单元组，这些组由机械开关或另一类可控硅 阀组按照实际的电网需求进行投切操作。
V I L V I
t
~
SW
V I a a t
V I a a t
不同触发角度下的TCR电流波形
工作原理
TCR 关断
TCR 开通
TCR 阀组电压以及电流随触发角变化的波形
SVC发展现状

国外SVC现状

在国外，钢铁企业应用SVC装臵从20世纪70年代末就已经开始 ，但是，将FC+TCR型的SVC应用于电力系统，还是最近20年 的事情。从技术上看，新型的SVC装臵主要以采用大功率晶闸 管串联技术、光电触发技术、密闭纯水冷却技术、高电位自 取能技术、电网接入技术、智能控制技术、电磁兼容技术等 为技术主流。由主要国外公司生产的SVC产品已经遍布世界各 地，其中比较典型的生产研制SVC的公司有 瑞典的ABB、德国 的SIEMENS、法国的AREVA等。

SVC发展现状

国内主要SVC制造公司的产品性能比较
厂家 主要指标
TCR的补偿 容量 可生产的每套 容量为5Mvar －200Mvar 光电触发/光缆 传媒 直接水冷散热 器 用于核电厂冷 却系统的PVDF 高性能的FEP 无 全屏蔽TCU 可生产的每套 容量为10Mvar －200Mvar 光电触发/光缆 传媒 双金属间接冷 却散热器 普通耐高温 PPH 尼龙管 水嘴要塑焊 高位电子板TE 可生产的每 套容量为 5Mvar－ 200Mvar 电磁触发/电 缆传媒 真空热管散 热器加散热 风机 无 无 无 脉冲变压器 可生产的每套 容量为30Mvar －200Mvar 光电触发/光缆 传媒 双金属间接散 热器 普通耐高温 PPH 尼龙管 水嘴要塑焊 高位电子板TE
国外SVC现状

ABB公司SVC产品

ABB公司新一代的SVC控制保护系统基于MACH 2平台。 整个系统结构为基于现场总线的分层分布式结构。 SVC的阀组主回路，采用大功率可控硅光电触发技术、密闭纯 水冷却技术，高电位耦合取能技术、过电压转折保护技术等 先进技术，明显提高了一次回路的运行效率和可靠性。
南瑞继保
中国电科院
鞍山荣信
西电科技
阀组触发系 统 散热器
冷却水管 支路水管 水管接头焊 接 触发单元
SVC发展现状

国内主要SVC制造公司的产品性能比较
厂家 主要指标
触发光缆 晶闸管元件 更换 阀组冷却系 统 阀组结构 全部单进单出 更换方便，单 人可完成 水冷或水风冷 却 立式阀，占地 小 观察维护方便 开环抑制闪变 和闭环提高功 率因数双调节 器 专业控制保护 制造厂家，利 用了高压直流 输电控制保护 平台，可靠性 高。占地更小， 操作通信非常 方便。 有两进八出等 至少要两人完 成更换 水水或水风冷 却 卧式阀 占地面 积大 加权合并的单 调节器 无 至少要两人完 成更换 热管风冷却， 须外配大功率 空调 卧式阀 占地 面积更大 约2 倍水冷阀面积 有两进八出等 至少要两人完 成更换 水水或水风冷 却 卧式阀 占地面 积大 功能单一的单 调节器
工作原理
工作原理
空心电抗器的电流是由 一个可控硅阀组来控制 的。借助于对可控硅触 发相角的调整，就可以 改变流过空心电抗器的 电流（基波有效值）， 从而保证SVC在电网接 入点的无功量正好能将 该点电压稳定在规定范 围内（电网补偿）。或 者，使该点的总无功量 等于零（对负荷补偿来 说），相当于功率因数 等于1。

SIEMENS公司SVC产品

该系统也采用分层分布式结构。 在阀组主回路方面，Siemens公司倾向于采用直接光触发可控 硅（LTT），但是仍然采用了散热效率高的密闭纯水冷却技术 。其总体运行效率和可靠性也相当高，不过，相比之下，其 总体售价要比ABB的同类产品高很多。
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国外SVC现状

国外主流SVC产品特点
南瑞继保
中国电科院
鞍山荣信
西电科技
控制策略
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控制保护系 统
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SVC发展现状

国内主要SVC制造公司的产品性能比较
厂家 主要指标
人机界面 专业的设计， 画面更丰富， 操作更灵活， 设备运行了然 于胸。
有，而且很成 熟
南瑞继保
中国电科院
鞍山荣信
西电科技
具备基本的人 机界面功能
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SVC发展现状

阀组冷却方式及比较

水冷却方式：在高压阀组应用中，使用密闭纯水冷却方式是 目前TCR阀组的最常使用方式。

水是安全环保的理想导热物质，不会对环境造成污染，保证人 员健康； 因为水的比热容很大，传热效率高，使得用水冷却的TCR阀组紧 凑，体积很小，节约了大量材料和占地； 因为水传热效率高，可以充分利用晶闸管的容量，有效减少晶 闸管串联个数，降低损耗和提高可靠性；更好的控制晶闸管结 温，保证晶闸管的使用寿命。
在实际的接线中，空心电抗器总是与TCR阀组串 联后接成三角形，然后并入电网。
南瑞继保SVC主要构成

可控硅阀组 这是SVC的无功控制主体。 阀体由一定数量的可控硅及 其附属器件组成，主回路通 常接成反并联串。阀组的冷 却方式为水冷却，其触发方 式为光电触发。

紧凑型高可靠阀组

南瑞继保的阀体采用立式悬浮硅堆结构，这种简洁开放的硅 堆布局，是电力电子领域压装硅堆的领先技术。
光电触发
电磁触发
体积
损耗 造价 安全性
小
小 较高 高低压光缆隔离，绝无 危险的感应高电压
大
大 低 高压电缆隔离，可能会有危 及人身的高电压感应到二次
SVC发展现状

阀组冷却方式及比较

风冷，因为依赖空气的流动来散热，装臵简单，价格便宜。 其冷却效果作用于散热器表面，对于热源热密度很大的情况 ，散热能力很差。国内外小容量阀组中，利用铜或铝做散热 器的风冷方式，还是能够经常看到的。 人们曾经尝试使用各种金属来迅速散发热源的热量，但是都 不理想。1963年，美国加州大学的洛斯-阿洛莫斯国家实验室 发明了热管。1967年热管成功用于卫星表面热平衡，随后， 热管在许多领域被应用。理想的热管，传热效率甚至比铜（ 传热系数380W/mK）高1000倍。但是，实际工程中，尤其是 在大容量的TCR阀组中，其应用受到较大的限制。另外，因为 实际使用条件的限制和污染、腐蚀等因素，发达国家设备供 应商都避免在TCR阀组中使用热管。

TCU直接从一次回路取能 ，通过光缆控制
TCU集成有晶闸管的过电 压保护功能


TCU模块在密闭金属盒内 ，安装于散热器的翼板上

晶闸管过电压保护

传统方法采用的是BOD（ Break Over Diode）元 件来完成的。现在晶闸管 一般耐压很高，所需要的 BOD元件自身尺寸较大， 另外，其动作电压的偏差 也随着BOD元件串联数量 的增加而加大。 TCU采用特殊功能电子电 路，实现了晶闸管过电压 保护，体积小，定值稳定 ，转折电压值偏差小 屏蔽盒的尺寸为140毫米 长X 70毫米宽 X 26毫米 高
采用立式压装技术阀体体积（单相，长×宽×高）： 10KV：750×750×1500mm，200 kg 35KV：850×850×2600mm，380kg 节省占地，布臵方便，节省基建费用，体积小，重量轻，整 体运输，安装快捷，结构简洁，可靠性高，方便维护。


先进的光电触发方式

触发系统结构简单，体积 小，重量轻
静止无功补偿系统-SVC
南京南瑞继保电气有限公司
主要内容


概述
工作原理 SVC技术发展现状 南瑞继保SVC主要构成 南瑞继保SVC主要性能及技术优势 重点应用 SVC工程应用实例及补偿效果 SVC的型号和主要参数
概述

电网存在的问题

部分输电网可能过载而另一部分却未被充分利用； 最大静态稳定传输功率不足，有待进一步提高； 长距离电力传输过程中的过电压应该被有效抑制; 可能出现的次同步振荡（SSR）必须快速阻尼。 来自一些大功率负荷的谐波电流，应该滤除； 某些弱系统，需要大量动态无功来维持其电压稳定； HVDC换流站，为保证可靠稳定工作，也需要补偿一定的无功。


水冷却方式避免了风冷方式直接对阀体冷却带来的积尘和寿命 的降低及故障率的升高。
水冷系统有非常高的可靠性，即使传输容量达6400-7200MW的特 高压直流输电的阀体，都采用了水冷却方式。
南瑞继保SVC主要构成
南瑞继保SVC主要构成

线性（空心）电抗器 这部分是SVC中吸收无功或调节无功的主体。通 常要求它有良好的线性特性和稳定性，所以，电 抗器是空心的，且周围不能有距离太近的较大金 属物体。电抗器一般为干式结构，冷却方式也常 常是自然冷却。


晶闸管投切电容器（TSC：Thyristor Switched Capacitor）
晶闸管投切电抗器（TSR：Thyristor Switched Reactor） 开关投切电容器/滤波器（FC：Fixed Compensator，BSC： Breaker Switched Capacitor/ Filter） 以上各项组合



专利技术的冷却系统
南瑞继保的SVC阀组系统采用了自带去离子功能的工业级密闭式 纯水冷却方式。这种冷却方式由于其高可靠性，广泛用于机车、 航空航天、百万千瓦发电机组、高压、特高压直流输电等领域。

并联水路设计


专利技术散热器
水道直冷均压电阻 高可靠性水管和接头
出 水 管 进 水 管
光 纤 槽 35KV阀组