SVC高压动态无功补偿装置的原理

浅谈SVC的原理及作用超（特）高压运行检修公司自贡中心涂洪骏1．摘要：介绍了静止补偿器(SVC)的工作特性、基本原理、运行方式，重点针对SVC的作用进行了分析。

2．关键词：静止补偿器，静止无功发生器和吸收器，无功补偿，SVC3．引言现代工业系统中，诸如交流电弧炉、电气化铁路、大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。

这类负荷的特点是有功功率与无功功率随时间作快速变化，由于其非线性和不平衡的用电特性，使供电电网的电压波形发生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，而且向系统注入大量的谐波，对电网的电能质量构成了严重的威胁。

近年发展起来的静止型无功补偿装置(StaticVarCompensation，以下简称SVC)[1]，是一种快速调节无功功率的装置，已成功地应用于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。

这种装置在调节快速性、功能多样性、工作可靠性以及投资和运行费用的经济性等方面都比同步调相机有明显的优点，取得了较好的技术经济效益，因而在国内外得到较快的发展与实际应用。

2.静止无功补偿装置(SVC)的分类及原理SVC目前广泛应用于输电系统和负载无功补偿，根据国际大电网会议将SVC分为：1、机械投切电容器（MSC）型；2、机械投切电抗器（MSR）型；3、自饱和电抗器型（SR)型；4、晶闸管投切电容器型（TSC)型；5、晶闸管投切电抗器型（TSR)型；6、自换相型（SCC)型；7、晶闸管控制电抗器型（TCR）型。

其典型代表是晶闸管控制电抗器＋固定电容器（TCR＋FC）、晶闸管投切电容器（TSC）、以及磁控电抗器＋固定电容器（MCR+FC）等。

2.1晶闸管控制电抗器TCR＋FCTCR通过调节晶闸管的触发角α，实现连续调节补偿装置的无功功率。

利用TCR回路吸收的感性无功功率，可以对无功功率进行动态补偿，使得并联滤波器中多余的无功功率得到平衡，确保补偿点的电压接近维持不变。

其基本组成如下图1所示。

TCR型SVC高压静止式动态无功补偿装置（下称SVC），它较好的解决了冶金设备（电弧炉、轧机）、电气化铁路、大型风力发电设备和大型电力电子装置等设备接入电网所带来的问题，能稳定母线电压，提高功率因素，消除闪变，滤除谐波，平衡三相负载，提高电网输送能力。

SVC高压静止式动态无功补偿装置的详细介绍TCR型SVC高压静止式动态无功补偿装置（下称SVC），它较好的解决了冶金设备（电弧炉、轧机）、电气化铁路、大型风力发电设备和大型电力电子装置等设备接入电网所带来的问题，能稳定母线电压，提高功率因素，消除闪变，滤除谐波，平衡三相负载，提高电网输送能力。

二、产品原理及实物图图1 SVC的原理图图2 SVC实物图通常，一个完整的SVC系统由一个TCR（相控电抗器）和几组L-C型滤波器（FC）组成。

TCR是一个连续可调的感性无功电源，而滤波器在滤除谐波的同时还是一个固定的容性无功电源。

SVC控制系统快速精确的达到下式所表示的效果：，其中等式当中，为负载无功功率，通常为感性的，为TCR感性无功功率，为容性无功功率。

三、产品优势及功能特点3.1 产品技术优势目前应用的动态无功补偿主要有以下几种方式：磁控电抗器MCR型SVC，TCR型SVC、静止式无功发生器SVG。

MCR的调节速度较慢，一般为100～300ms，损耗一般为1.2～2％之间，由于铁芯式饱和电抗器的固有特点，运行过程中噪音很大，振动很厉害。

饱和电抗器属于非线性元件，使得工作绕组的电流不能有效跟随控制绕组电流的变化而变化，为了抑制过补现象，MCR的无功控制范围在0～85%之间，而不是0～100%。

TCR型SVC的响应速度较快，为10mS，TCR型SVC装置直接安装在高压侧，工作电流小而损耗较小，一般为0.3%～0.4%，目前TCR型SVC是应该最多最广泛的动态无功补偿装置。

SVG是目前最为先进的无功补偿技术，但由于目前电力电子技术器件发展水平的限制，SVG技术成熟度较TCR型SVC要低，目前全世界范围内只有数十套的运行业绩，因此SVG全面推广还会有较长过程结合来看，TCR型SVC是目前技术最成熟，适用范围最广的动态无功补偿方式。

500KV 紫霞变SVC 装置的工作原理和操作运行超高压管理局运行分局500kV 集控中心 肖奕 林毅 李浩前言： 500kV 紫霞变的高压静止型动态无功补偿装置（SVC ），是我省目前500kV 变电站中应用的第一套动态无功调节补偿装置，其主要作用是进行无功补偿、滤除高次谐波、改善电压不平衡度并抑止电压闪变。

为了使大家对该装置的工作原理和操作运行特点更加了解，本文特将荣信电子的这套SVC 装置的工作原理、组件构成、运行要求和维护注意事项进行阐述说明。

关键词：SVC TCR FC 晶闸管 1、 名词解释：SVC: 高压静止型动态无功补偿装置TCR:（Thyristor Controlled Reactor ）晶闸管控制电抗器 F C : (Fixed Capacitor ）固定电容器 2、 荣信SVC 的系统组成：500kV 紫霞变的SVC 设备包括一个TCR 支路和三个FC 支路（三次录波FC 、五次滤波FC 和七次滤波FC ）、SVC 控制系统以及纯水封闭冷却系统。

2.1、TCR 支路包括补偿相控电抗器和晶闸管阀组，晶闸管阀组是由阀组框 架、水冷电阻、吸收电容、可控硅串、水冷散热器、TE 板、纯净水管路等组成；2.2、FC 支路则包括滤波电容和串联电抗器组成，一方面提供容性无功，另一方面，消除负荷和TCR 产生的谐波；2.3、纯水封闭冷却系统则时刻给晶闸管阀组进行散热冷却，传热效率高，无污染、无腐蚀、低噪音；2.4、最重要的是SVC 的控制系统，它主要由操作柜、控制柜和脉冲柜组成。

操作柜负责用户的时时监视、SVC+FC 系统、水冷系统的启动和停止、定值参数的整定以及对FC 之路的投切操作；控制柜是整个SVC 控制系统的核心，负责采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，并接受反馈脉冲；脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发，同时监测晶闸管运行状况。

每对晶闸管、BOD 板和击穿检测板等组成功率单元，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下控制晶闸管每周期的通断时间，使电抗器流过预期的补偿电流。

SVC算法及原理2.1 SVC的基本结构和工作原理传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机(Synchronous Condenser -SC)，但因其损耗、噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢，随着电力电子技术的发展已被静止型无功补偿装置(Static Var Compensato-SVC)所取代。

静止无功补偿装置(SVC)这个词通常是专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reacto-TCR )和晶闸管投切电容(ThyristorSwitched Capacitor-TSC)，以及两者的混合装置（TCR+TSC)，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器(Fixed Capacitor一FC)或机械投切电容器混合使用的装置(如TCR+FC, TCR+MSC等)。

2.1.1 TCR型SVC如图2-1所示，TCR的原理结构就是两个反并联晶闸管与一个电抗器相串联，三相通常采用三角形联结。

将其投切于电网，相当于电感负载的交流调压电路结构。

其中电抗器为储能元件，即吸收感性无功。

通过调整触发延迟角改变系统等效电纳，从而调节补偿器的等效电抗，达到调节吸收感性无功的作用。

TCR触发从正波角a的变化范围为90 -180 ，随着a从90 -180 变化，流过电感上的电流Il变为非正弦波，幅值逐渐减小，最后变成零。

增大控制角，其效果是减少了电流中的基波分量，这相当于增大电抗器的感抗，减少其无功功率和电流。

就电流的基波分量而言，可控硅控制电抗器是一个可控电纳，因而可用作静止补偿器。

为导通角，电图2.1 TCR的单相电路结构及伏安特性流的瞬时值由下式决定：()⎪⎩⎪⎨⎧-=0cos cos 2t a X Vi R ω （2.1） 式中U 是电压有效值X l 是电抗器的基频电抗(以Ω计)；a 是触发延迟角(即控制角)，时间原点选定为电压朝正向变化的过零点。

基频分量由傅里叶分析法求出，如下式所示：U X I Ll πδδsi n -=（2.2）I l 为基频电流的有效值，单位为安(A)。

动态无功补偿装置(SVC)概述：石家庄凯尊电力设备有限公司GRASUN SVC动态无功补偿装置，主电路采用无涌流接触器或晶闸管无触点开关投切调谐电容器组（调谐电抗+电容组），控制部分基于DSP技术，将瞬时无功理论方法与快速傅里叶变换（FFT）相结合，高速分析系统中的电压和电流谐波分量，实现对电网无功功率的实时跟踪和瞬时补偿，调谐电容器组的过零投切控制技术，完全实现单相和三相调谐电容器组的无暂态、高速投切，从而使无功功率得到动态补偿。

过零投切技术不引入暂态和谐波。

具有无合闸涌流冲击，无电弧重燃，无操作过电压，电容器无需放电即可再投，快速跟踪无功变化，频繁投切，动态响应快的特点。

分组多级补偿可一次到位，对不平衡负载可分相补偿。

动态无功补偿装置动态响应时间：小于20ms，功率因数提高到0.92以上。

应用场合动态无功补偿装置适用于企业内部需要补偿无功功率或需要滤除特定低次谐波的场合。

产品特点晶闸管作为无触点开关，1us~3us投切⌝1.零电压差投入和零电流切除技术⌝2.动态无功补偿装置无冲击投、切⌝3.全部实现分相补偿，接近于无级的动态补偿⌝4.谐波抑制或治理功能⌝5.保护完备⌝6.动态无功补偿装置界面友好⌝7.技术参数规格型号90 150 240 500补偿容量（kvar）额定电压AC380V供电电源频率50Hz供电电源相数三相三线或三相四线电流传感器电流互感器谐波抑制次数3～13次谐波抑制动态补偿响应时1us~3us间保护功能过压、欠压、过流冷却方式风冷效率满载＞96%运行环境温度-30～+50摄氏度相对湿度＜90%（25摄氏度）外形尺寸（宽x深600x800x2200 600x800x2200 800x800x2200 1000x1000x2200 x高）石家庄凯尊电力设备有限公司是一家股份制高新技术企业。

主要生产：谐波抑制器，滤波电抗器，滤波成套装置，滤波电容器，无功动补调节器，复合开关，动态补偿成套装置，低压滤波成套装置，谐波治理。

摘要随着社会的日益发展和科学技术的深度探索,电对人们的生活越发的重要.电压质量对电网稳定及电力设备安全运行,线路损失,用电单耗和人民生活用电都有直接影响.本文主要介绍了无功因数的基本概念及研究意义和无功补偿技术的现状以及治理的原则和目的，同时，也对静止无功功率理论做简要介绍，在本文中也对其中SVC型动态无功功率补偿装置的设计和保护做了一定说明。

我们主要从硬件设计上来更好掌握SVC技术，不管是在控制策略的选择，还是无功补偿容量确定上，都有必要把握这些细节。

在研究低压电网中无功补偿时，也对SVC系统的保护系统做了重点研究，这将是整个系统正常运行的基本前提。

关键词：无功功率；静止无功功率理论；动态补偿；SVC目录绪论 (1)一、无功补偿设计背景 (1)（一）无功功率的基本概念及研究意义 (2)（二）无功补偿技术对电力系统的影响 (2)（三）无功功率补偿方式及特点 (5)二、低压电网中无功功率补偿 (7)（一）动态无功补偿技术 (7)（二）SVC技术 (7)（三）SVC技术未来发展分析 (8)（四）低压电网中动态无功补偿装置的技术特点 (9)三、SVC动态无功补偿控制装置的设计 (11)（一）动态无功补偿器的工作原理 (11)（二）主电路及容量设计 (13)（三）控制电路及控制器选择 (14)（四）动态无功补偿控制装置的设计 (17)四、系统的保护配备 (23)（一）电网系统保护 (23)（二）电容器组保护 (23)（三）晶闸管阀保护 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)绪论由于现代电力电子产品的广泛应用，以及负荷的快速变化引起电压波动和闪变，使无功补偿问题变得更复杂。

电力系统中非线性负荷的与日俱增，导致大量谐波电流流入电网，造成系统电压波形严重畸变。

影响到系统用电设备的正常运行，严重时引起系统谐振，烧毁电气设备，引发电气事故，造成巨大的经济损失。

因此，对于电能质量改善装置提出了迫切的要求。

svc无功补偿装置原理小伙伴们！今天咱们来唠唠这个SVC无功补偿装置的原理，可有趣啦！咱先得知道啥是无功功率。

你可以把电想象成一群勤劳的小蚂蚁在搬东西，有功功率呢，就像是小蚂蚁实实在在把货物搬到目的地，这是能让电器干活的能量。

而无功功率呢，就像是小蚂蚁在货物周围忙乎，没有直接搬运货物，但也在维持着一种秩序。

在电网里，如果无功功率不平衡，就像小蚂蚁们乱了套，电网就会出现各种问题。

这时候SVC无功补偿装置就闪亮登场啦！SVC就像是一个超级智慧的小管家，专门来管理无功功率这个调皮的小家伙。

SVC主要有两大部分，一部分是晶闸管控制电抗器（TCR），另一部分是固定电容器（FC）。

这FC啊，就像是一个老实巴交的小仓库，它一直稳稳地储存着无功功率。

就好比它是一个装满了能量球（无功功率）的小盒子，不管电网啥情况，它就默默地在那放着这些能量球。

而TCR就不一样啦，它可灵活啦！TCR里面有晶闸管，这晶闸管就像是一个个小阀门。

当电网里无功功率太多啦，就像能量球泛滥了，晶闸管这个小阀门就开始发挥作用啦。

它会根据情况，调节自己的开度，就像阀门控制水流一样，来控制电抗器吸收无功功率的量。

如果无功功率多得不像话，晶闸管就把阀门开得大大的，让电抗器使劲吸收那些多余的无功功率，就像一个大胃王把多余的能量球都吞下去。

反过来呢，如果电网里无功功率不够啦，这时候FC仓库里储存的无功功率就可以派上用场啦。

就像从仓库里拿出能量球来补充电网的空缺。

同时呢，TCR也会调整自己，减少无功功率的吸收，甚至还能反向调节，释放一点无功功率，来帮助电网达到无功功率的平衡。

你看，SVC无功补偿装置就这么巧妙地在电网里运作着。

它就像一个贴心的小助手，时刻关注着电网里无功功率的情况。

它让电网运行得更稳定，就像给电网吃了一颗定心丸。

如果没有它呀，电网就像一艘在风浪里没有舵手的船，摇摇晃晃的。

有了SVC，电网就能够稳稳地给我们的电器提供电能啦，不管是你家的电视、冰箱，还是那些大工厂里的大机器，都能舒舒服服地工作啦。

SVC装置原理及构成浅析发表时间：2019-05-20T15:07:36.220Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：李任萍[导读]（新疆龙源风力发电有限公司新疆乌鲁木齐 830054） SVC：Static Var Compensator为SVC的缩写，其本意是静止型的动态无功补偿，本站所使用的补偿器为：TCR 晶闸管控制电抗器。

TCR：Thyristor Controlled Reactor为TCR的缩写，其本意是晶闸管控制电抗器。

一、SVC设备的组成1、SVC的组成：SVC由电抗器，电容器、滤波器，晶闸管（阀组），水冷系统、控制保护等构成。

二．SVC设备的基本概念及主要功能1、组成SVC设备的基本概念定义空心电抗器：是SVC吸收无功或调节无功的主体，具有良好的稳定性，电抗器为干式的，冷却方式为自然冷却。

空心电抗器和TCR阀组为串联后接成三角形，然后并入电网。

电容器、滤波器：向系统提供容性无功，并滤除电网有害谐波。

晶闸管阀组：晶闸管阀组是SVC无功变化的控制主体，晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅，晶闸管（Thyristor）是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且它的工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。

阀体由一定数量的晶闸管及其附属器件组成，阀组的冷却方式采用密闭式水冷却循环方式，触发方式采用光电触发。

晶闸管阀组的触发系统主要由两部分构成，一部分位于控制室的阀基电子设备VBE，另一部分位于阀本体上的晶闸管控制单元TCU。

阀冷却水处理系统：晶闸管阀组的冷却设备采用密闭式纯水冷却循环系统，冷却系统可以保证在TCR的各种运行工况下，晶闸管阀组均能正常运行，内循环冷却系统采用全密闭形式，冷却介质通常为纯水和乙二醇，能保证在最低环境温度下（低于零度）循环管路不出现冻结，所有阀门，滤网，水泵等管道金属部分都采用了不锈钢材料，避免管道的腐蚀。