静止无功补偿器((TCR+FC)SVC)

静止型动态无功补偿装置（SVC）在轧机系统中的应用作者：王长波车正军金蔓辰来源：《中国科技纵横》2014年第05期【摘要】文章介绍了静止型动态无功补偿装置（SVC）原理，论述了SVC在轧机系统中的应用情况。

【关键词】 SVC TCR FC 电容器电抗器1 系统概述电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。

在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，并且可以避免造成过大的电压降，这就是无功补偿。

东北特钢集团大连基地环保搬迁项目扁钢轧机平辊驱动为两台容量分别为4200kW的同步电机，立辊驱动为四台容量分别为400kW的三相异步变频电机，辅传动（主要是辊道）驱动为三相异步变频电机，三台热锯主电机为480kW的三相异步变频电机。

变频调速的电机是典型的非线性负荷，在运行过程中会产生大量的谐波和谐间波向电网渗透，主传电机在轧制过程中还会产生无功冲击，造成电压波动和闪变，负荷的功率因数也较低，增加了供配电系统的损耗。

为减轻这些不利影响，满足国家有关电能质量标准的要求，需要在10kV母线装设一套静止型动态无功补偿装置（SVC）。

2 SVC动态补偿原理2.1 SVC动态补偿基本原理为了消除电网污染和降低电网损耗，改善电能质量，通常需采用动态无功补偿的办法。

本系统TCR+FC型SVC这种动态无功补偿及滤波装置来改善电网电能的质量，其中TCR部分采用相控电抗器+晶闸管阀组+全数字控制器+热管风冷系统形式，FC部分采用3、5、7、11次4条支路形式，SVC装置由FC装置、TCR装置及监控计算机系统三部分组成。

如图1所示，SVC装置由TCR及FC两部分组成。

（1）FC回路兼顾滤波及提供容性无功功率QFC。

SVC静止型动态无功补偿和谐波滤波系统吴成梁（涟钢一炼轧厂）摘要本文介绍了一炼轧厂SVC静止型动态无功补偿和谐波滤波的升级改造方案、设备技术特点，工作原理、应用效果分析。

关键词SVC；谐波；功率因素；电网质量一炼轧厂CSP线SVC装置原系统采用鞍山荣信的产品，2003年投入使用，属于第二代过渡型产品，由TCR和3次与5次FC两部分组成，设计容量为18Mvar，配套3座100吨精炼炉。

抑制LF炉分合闸时造成电网系统中产生操作过电压以及在冶炼时电弧本身弧压与弧流的非线性情况下产生的高次谐波；补偿精炼炉在冶炼过程中消耗的无功功率。

因该套设备采用的电容与风冷却阀组等设备选型和稳定性等问题，每年的运行率均低于50%，到2013年因控制阀组经常过热而起火等原因退出运行。

同时该套系统的电抗器和电容器组设计安装在露天的户外，靠近焦化厂，户外安装的电容外壳非常容易锈蚀导致漏油，恶劣环境引起绝缘瓷瓶绝缘强度降低容易放电等加剧了系统老化。

鉴于此，对该设备升级改造势在必行。

1 升级改造的基本要求a. SVC系统无功补偿装置硬件以及控制系统全面改造，升级改造为当前国内先进的主流产品，系统投运后功率因数从0.72提高到0.95以上。

b. 在轧机电气楼新增半封闭式轻钢厂房安装电容器和电抗器，测量实际谐波情况并重新设计高次滤波装置，有效地抑制精炼炉在冶炼过程中3次、4次、5次谐波，电压总畸变控制在3%以内。

c. 新SVC 设备的关键元器件选用进口产品或国内一线品牌，提高SVC 装置运行的可靠性，保证该设备的长期稳定运行。

2 技术方案与要点a. 针对一炼轧CSP线电网的现状和运行需要，配置全新的SVC全套设备，按新的SVC 控制策略，以求最大限度地满足系统动态无功补偿要求，负荷与谐波分量重新核定，基本参数如下：轧机35kV开关站Ⅰ段母线供三台LF炉的35kV配电系统，主要用电负荷LF炉，炉变18MV A(+20%)。

上级开关站涟钢二站220kV系统最大短路阻抗（基于100MV A）0.01694，最小短路阻抗0.0301。

静止无功补偿器
静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）是一
种电力系统中用来补偿无功功率的装置。

它通过改变电流
的相位和大小来调整电力系统中的无功功率，以维持系统
的电压稳定。

静止无功补偿器主要由功率电子器件（比如可控硅和可控
开关等）、电力电容器以及控制系统组成。

当系统的无功
功率不平衡或者电压波动时，静止无功补偿器能够通过控
制电容器的电压和电流来实现电力系统的无功功率的调节。

静止无功补偿器在电力系统中的应用可以提高电力系统的
稳定性和可靠性，并且可以减少系统的无功损耗和电压波动。

它可以用于电力变电站、输电线路、大型工业用电系
统等场合。

静止无功补偿器是电力系统中的重要设备，它可以有效地改善电力系统的无功功率问题，提高电力系统的运行效率和稳定性。

TCR+FC型SVC静止动态无功补偿装置简介随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，对电网无功功率的要求与日俱增。

特别是如轧机、电弧炉等冲击、非线性负荷的不断增加，加上电力电子技术的普遍应用，使得电力网发生了电压波形畸变、电压波动闪变和三相不平衡等，产生了电能质量降低、网络损耗增加等不良影响。

因此解决好电网的无功功率因数补偿和谐波滤波问题，对于提高电能质量、安全运行、降低损耗、节能、充分利用电气设备的出力等具有重要的意义。

1、谐波的危害：1.电能的生产，传输和利用效率降低，电器设备过热，产生附加的振动和噪声2.绝缘老化，寿命缩短3.设备故障，引起电力系统局部发生串联谐振或者并联谐振4.谐波发生放大，造成电容器过热，膨胀甚至产生破裂5.继电保护和自动化控制装置误动作，使电能计量失准，造成混乱6.对通信和电子设备产生干扰。

2、简介90年代以来，随着高压晶闸阀的制造技术日趋成熟，绝大部分用户采用TCR+FC型SVC这种动态无功补偿及滤波装置来改善电网电能的质量。

晶闸管控制电抗器型静止动态无功补偿装置是一种可以自动调节的无功功率补偿装置。

它具有3个主要功能：抑制电压波动，改善功率因数，吸收电网谐波。

TCR+FC型SVC全称如下：图1：TCR+FC型SVC主回路接线图无源单调谐滤器FC以其结构简单、成本低、运行维护方便等特点被广泛应用于负荷冲击不大的有污染的供电系统中，具有吸收电网谐波和补偿无功功率两个功能。

安装于母线或者设备侧，设备组合方便，性能稳定。

TCR（Thyristor Controlled Reactor）是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置。

由于单独的TCR只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。

并联电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。

3、TCR型补偿装置工作原理TCR型动补装置的补偿原理见图2所示。

图中Q C为电容器功率，Q L为负载感性无功功率，Q LS为补偿器所提供的感性无功功率。

SVC静止型动态无功补偿装置的应用张海燕摘要：本文通过对轧钢厂生产线正常生产时，其设备的无功损耗以及对电网的高次谐波影响进行分析，并叙述了10KV-34MVar-SVC静止型动态无功补偿装置的应用及实现过程。

关键词：无功功率补偿；谐波抑制；SVC静止型动态无功补偿装置；TCR相控电抗器；FC滤波器一、前言无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

而无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在相位差时，所形成的功率分量，根据负载特性的不同，又有感性无功与容性无功之分。

而大型轧钢厂矿是以感性负载为主，生产时感性无功冲击较大。

现在以某生产线为例，其用电设备总装机容量约为54.4MW；其中大型传动为交—交变频系统，装机容量约为17.5MW；部分辅传动为交—直—交变频系统，装机容量约为19.7MW；其余的设备为恒速传动设备，装机容量约为17.2MW。

现代电力电子设备等非线性负荷大量的使用，产生的无功冲击将引起电网电压闪变、波动以及产生大量高次谐波电流，严重污染电网环境。

该生产线平均有功功率为30.39MW、平均无功功率为33.84MVAR，平均功率因数仅为0.67；而且这套设备所供电力电子元器件，其无功冲击较大；同时，注入电网的谐波电流超标。

高次谐波电流将对各种电气设备，继电保护、自动控制装置、计算机、测量和计量仪器以及通讯系统均有不利的影响；它将恶化电能质量，降低电网可靠性，增加电网损失，缩短电气设备的使用寿命。

因此，对这条生产线进行无功补偿和谐波治理具有深远意义。

二、无功损耗及谐波分析1、无功损耗分析该轧钢厂生产线建设的10KV开关站，系统采用单母线分段接线，分段开关正常时断开运行，以10KV电压等级向轧线的主、辅传动及功辅设施的用电设备供电；其中变频传动设备全部由10KVⅠ段母线供电；其余的负荷由10KVⅠ、Ⅱ段母线分别供电。

1．2．1静止无功补偿器的分类SVC通常包括晶闸管控制电抗器(TCR)，晶闸管投切电容器(TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器的混合装(TCR+FC)，晶闸管控制电抗器与机械投切电容器的混合装置(TCR+MSC)等。

其中，TCR(Thyri stor Contro11ed Reactor)是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置，由于单独的TC R只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用，并联电容器后，使得总的无功功率为T C R与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率，其特点是可以连续调节补偿装置的无功功率，有谐波产生，般与T SC或FC滤波器配套使用。

TSC(Thyri stor Switched Capacitor)则是晶闸管投切电容器型静止无功补偿装置，电容器的投切开关为晶闸管，其特点是可断续调节补偿装置的无功功率，无谐波产生，可单独使用或与FC滤波器配套使用。

静止无功补偿器(SVC)是使用晶闸管来快速控制串联电抗器等效感抗的大小或者分组投切电容器组。

可以调节系统电压、降低线路损耗、增强电力系统的稳定性及提高输电线路的输电能力。

Svc装置主要用来进行无功补偿的同时实现负荷的平衡，一般情况下svc补偿装置的安装地点会选择在符合附近。

TSC型SVC采用直接补偿的方式．损耗小，但综合性价比较高．TCR型SVC 采用间接补偿的方式，能快速连续地调节无功，适应范围广，价格便宜．但主电抗的损耗比较大还有一种自饱和型电抗器目前也有应用，但它采用的是老技术．嗓声和运行损耗均较大。

磁控电抗器(Magnetically Cont~lled Reactor，简称MCR,应用在系统中代替TCR 组成SVC。

它的优点是占地少，而且在无谐波源的地方使用无需滤波器价格略低。

但它具有响应时间长、噪声太、不能分相调节抑制负序等缺点．目前还没有规模化使用。

另外，TSC型SVC在低电压系统中性价比较高，在分组较多的情况下能有效动态地补偿系统无功。

一、介绍MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于算法开发、数据分析、可视化和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

在电力系统中，MATLAB可以被广泛应用于分析、设计和仿真电力电子设备，包括静止无功补偿器元件。

二、静止无功补偿器静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）是一种用于电力系统的设备，其主要功能是通过改变接连的无功电流或电压来实现系统的无功功率补偿。

SVC的主要元件包括电容器和可控电抗器。

三、电容器1. 电容器的作用电容器是SVC中的重要元件之一，其作用是提供无功功率补偿。

当电网中的负载需要较高的无功功率时，电容器可以通过储存和释放电能来提供所需的无功功率。

这种能够主动调节的特性使得电容器成为SVC的关键组成部分。

2. 电容器的数学建模在MATLAB中，可以利用电路方程和电容器的特性参数来建立电容器的数学模型。

这包括电容器的电压-电流特性、频率响应、损耗等方面的参数，并可以用于SVC的整体仿真。

四、可控电抗器1. 可控电抗器的作用可控电抗器是SVC中另一个重要的元件，其主要作用是根据系统的需求来调节电抗值，从而实现精确的无功功率补偿。

可控电抗器可以根据控制信号动态地调节其阻抗，从而满足系统的无功功率需求。

2. 可控电抗器的控制策略在MATLAB中，可以利用不同的控制策略来设计可控电抗器的控制器。

可以采用基于PID控制的方式来实现电抗器的动态无功功率补偿，也可以采用基于模型预测控制（MPC）的方法来实现更精确的控制。

五、SVC的整体仿真1. 建立SVC的模型在MATLAB中，可以将电容器和可控电抗器的数学模型组合起来，构建SVC的整体仿真模型。

这包括建立系统的电路方程、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面。

2. 进行仿真分析利用MATLAB的仿真工具，可以对SVC的整体性能进行分析和评估。

这包括系统在不同工况下的无功功率补偿能力、系统的动态响应特性以及系统的稳定性等方面。

TK-SVC--高压静止型动态无功补偿装置产品介绍高压静止型动态无功补偿装置(简称SVC)广泛应用于高压、超高压交流输电系统和冶金、电气化铁道等工业、交流配电网中，起主要作用就是改善供电网运行条件，治理电力公害，提高输、配电系统的可靠性，抑制电压波动和闪变，减少谐波对电网造成的污染，提高功率因数补偿三相电压不平衡等。

目前世界各国普遍采用SVC来改善电网电能质量，效果好，性能指标达到国内先进水平。

图一图二TK-SVC装置主要有TCR及FC两部分组成(如上图所示).FC回路兼顾滤波及提供固定的容性无功功率Q FC,TCR回路则通过控制晶闸管的触发角α的大小来改变流过相控电抗器的电源,从而改变相控电抗器输出的感性无功Q TCR。

图二所示即为触发角α与电抗器基波电流的对应关系。

感性无功与容性相抵消，只要能做到系统无功Q=Q lod（负载所需）-Q FC+Q TCR≈0或常数，则能实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动。

由于调节器的动态响应速度非常快，响应时间<10毫秒，即实现了无功功率的实时动态补偿。

特别对于三相交流电弧炉负载，可使其产生的电压波动与闪变被抑制到最小。

同时具有分相调节功能，使三相交流电弧炉等负荷的不平衡负载得以平衡，电网的负序分量被一直到最小。

TK-SVC阀组TK-SVC控制系统随着现代电力电子设备大功率非线性负荷大量的应用，使用电网供电质量受到严重影响，主要表现如下：◆ 功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产效率；◆ 产生的无功冲击引起电网电压降低，电压波动及闪变，严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产；◆ 导致电网三相不平衡，产生负序电流使电机转子发生振动。

◆ 产生高次谐波电流，导致电网电压畸变，是电网“隐形杀手”，能导致：◇ 电容器组谐振及谐波电流放大，使电容器过负荷或过电压，甚至烧毁；◇ 增加变压器损耗，引起变压器发热；◇ 导致电力设备发热，电机力矩不稳甚至损坏；◇ 加速电力设备绝缘老化，易击穿；◇ 降低电弧炉生产效率，增加损耗；◇ 干扰通信讯号针对以上电网污染，目前世界各国普遍采用高压静止型动态无功补偿装置（SVC）,来改善电能质量。

TCR型SVC静止无功补偿器（SVC）是一种典型的柔性交流输电装置（Flexble AC Transmission System, FACTS），主要应用于配电工业领域改善电能质量和输电网增加输送能力及提高电力系统稳定水平。

装置原理SVC装置根据控制策略，检测有关电量和设定量的大小来改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，能快速连续改变装置的电感电流，从而获得平滑调节的无功功率。

本公司SVC采用了国际主流先进技术，品质优良、运行可靠，可以按无功电压或无功功率调节，可手动、自动转换，也可分相或自适应调整，并有存储、显示、处理故障等功能。

SVC一般由并联的感性和容性两大回路构成，其中至少一个回路为动态回路，能根据补偿要求快速变化其无功功率；通常采用晶闸管控制电抗器（TCR）或（和）晶闸管投切电容器（TSC），容性回路采用固定电容器组或滤波器组（FC），如图1所示。

TSC是分级投切的，不像TCR由相角控制，恰当的配合TSC和TCR 可以连续控制无功输出。

图1 (a)TCR (b)TSC (c)TSR (d)TCR/TSC (e)TCT晶闸管控制SVC的结构型式SVC对无功的连续调节能力是通过TCR支路来完成的。

TCR型无功补偿装置的主回路构成见图2，TCR型的SVC装置主要由滤波(电容)支路和TCR支路组成。

其中TCR支路具备动态连续无功调节能力，但由其固有特性决定其无功输出只能为感性。

与其并联的滤波支路提供基础容性无功，使TCR型SVC可具备从容性到感性区间的无功调节能力，TCR外特性见图3。

滤波器组同时还可滤除TCR自身产生的及系统其他负荷产生的谐波。

图2 TCR型SVC主接线原理图图3 TCR型SVC V-I 特性TCR支路往往采用三角形接法，被控的相控电抗器一般分裂为两个，分别接于晶闸管阀组两侧，以减小流过晶闸管阀组的短路电流。

一般用触发角α(亦称之为点火角)来表示晶闸管的触发瞬间，即从电压过零点到触发点的电角度。

在调功器控制的电加热系统中静止无功补偿器 (SVC)的应用摘要：随着电力电子技术不断发展，电加热系统逐步走向大功率、高频化。

静止无功补偿器中电抗器和电容器都是产生无功功率的重要部分，以系统需求为依据，调节电容性无功或者电感性无功。

固定电容器和晶闸管控制电抗器(FC+TCR)是较为普遍的静止无功补偿装置，在电力系统中使用较多。

静止无功补偿装置可以通过调整TCR中晶闸管的触发延迟角度来解决连续调节补偿装置的无功功率问题。

基于此，本文主要探讨了在调功器控制的电加热系统中静止无功补偿器的应用，可供参阅。

关键词：调功器控制；电加热系统；静止无功补偿器1调功器控制的电加热系统设计1.1硬件设计1.1.1静止无功补偿器设计SVC是一种能够实现对有功功率或无功功率进行快速调节、保持电网电压的良好水平以及提升电力系统暂态稳定性的重要设备。

SVC包括可控电感和电容支路两部分，电感电容支路类型可分为饱和电抗器、晶闸管控制电抗器等几种。

常用SVC的性能比较如表1。

表1经过比较性能，选用FC-TCR型静止无功补偿器。

具体设备参数如表2。

表2在FC-TCR型SVC中，所有TCR支路由统一的晶闸管阀和分裂电抗器串联控制。

为保证晶闸管阀的额定电压为10kV，将数个晶闸管串联起来，同时兼顾晶闸管电压承受能力。

当两个晶闸管的正负半周交替导通时，可有效控制交流电流的开启和关闭。

在电压各正或负的半周中，当电压处于峰值与零点之间时，可以有效触发晶闸管，使晶闸管在正向电压的作用下得以导通，电抗器开始运行。

当投入时间相位发生变化时，电抗器的电流有效值也会有所变化，因此多以此方法控制电抗器，借此改变吸收的无功功率，确保电加热系统的母线电压始终保持在允许范围内。

由于连续调节性以及响应速度快的特点，导致SVC可以对无功功率进行动态补偿，确保补偿点电压近似保持不变。

1.1.2晶闸管交流调功器作为半导体交流功率控制器中的一种，晶闸管交流调功器以晶闸管作为开关元件，是一种可以快速、精准地控制开关时间的无触点式开关，也是一种具有高精度的自动控温系统的终端控制设备。

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：张贵稀学号：21056373 学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究专题：指导教师：马草原、王崇林职称：讲师、教授2009年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用学院专业年级电气05－1 学生姓名张贵稀任务下达日期：2009年3月9 日毕业设计日期：2009年3月9日至2009年6月5日毕业设计题目：静止无功补偿器（SVC）仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：低功率因数是供电系统普遍存在的问题，已成为供电领域迫切需要解决的重要课题之一。

无功补偿是维持电网电压稳定，维护电力系统安全运行的重要手段。

无功补偿技术是当前研究的热点之一。

无功补偿技术主要包括大功率电子器件、无功电流检测方法、无功的补偿控制技术等主要内容。

基于本国国情，在我国较长一段时间内，静止无功补偿器(SVC)仍然占据重要地位，因此，本文选择以静止无功补偿器((SVC)为无功补偿研究对象。

本课题要求：1 熟悉SVC主电路的结构特点；2 分析SVC的工作原理，建立合适的模型；3 熟悉SVC的常规控制策略；4 利用PSCAD建立SVC的仿真模型并利用仿真模型分析SVC对负荷进行无功补偿的过程。

院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要电网功率因数偏低已成为当今供电领域迫切需要解决的重要课题之一。