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几种静止型动态无功补偿_SVC_装置的性能及应用场合分析

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322009年第5期摘要:详细分析了目前国内无功功率补偿领域广泛使用的3种典型静止型动态无功功率补偿装置-S VC 的原理及性能特点,同时分析了几种典型的大功率负荷的无功功率变化特点,并针对该类负荷的无功功率变化特点,总结了适用的SVC 装置。

关键词:无功功率;补偿;SVC ;TCR;TS C;M CR 中图分类号:TM 714.3文献标识码:B文章编号:1007-1881(2009)05-0032-05随着国民经济和科技水平的发展,大容量非线性用电负荷急剧增加,这些负荷在工作中除了产生大量的谐波电流外,还导致从系统吸收的有功、无功功率的大幅度变化而造成电压跌落和波动,给供电系统带来了日益严重的/污染0;另一方面,这些负荷也对供电电能质量有很高的要求。

无功补偿及谐波治理技术在提高电网供电质量、电力净化及提高电网电能输送能力方面有重要作用。

用电设备工作状态的复杂性和多变性导致传统的固定电容器补偿及谐波抑制装置性能不佳或者无法起到预先设计的作用。

以电力电子器件作为无触点开关为核心的静止型动态无功补偿装置(SVC ),在抑制电压波动与闪变、平衡三相电流、提高和稳定功率因数、谐波电流吸收等方面起到了非常好的作用。

目前应用的SVC 装置主要分为3种类型:T CR 型、M C R 型及TSC 型。

其中,TCR+FC 型是目前国内应用最广的一种SVC 装置,而M C R 型和T SC 型也已占据了相当的市场。

以下对这3种产品的性能及其应用场合进行详细的分析,在实际应用中应根据负荷性质选择最优的SVC 设备,达到优化投资和节省运行成本,提高设备效率的目的。

1SVC 产品性能分析1.1TCR 型SVC 原理及性能分析TC R 一般与固定电容器组(FC )配合使用。

由固定电容器组提供最大无功补偿功率,而由晶闸管控制相控电抗器在计算调节单元的控制下,实时吸收固定电容器组提供的无功补偿功率与系统需要的无功功率的差额,做到实时调节无功的目的,如下式表示。

Q R =Q C -Q L +$Q几种静止型动态无功补偿(SVC)装置的性能及应用场合分析江少成1,常宇2(1.温州电力局,浙江温州325000; 2.山东泰开电力电子有限公司,山东泰安271000)Abstract:The o p eratin g p rinci p les and characteristics of several t yp ical static _t yp e d y namic static var com p ensatorsinboard have been analyz ed in detail.As well,the varying characteristics of several typical high power var power have been analyz ed.Aim ed at the diff erent characteristics of var power variation,this paper has f ound the proper SVC s y stem .Ke y wor d:static var;compensation;S VC;TC R;TSC;M CR浙江电力ZHEJI ANG ELEC TRI C POWERPerformance and A pp lied Fields of Several Static-t yp e D y namic Static Var Com p en satorsJIA NG Shao-chen g 1,C HA NG Y u2(1.W henz hou Electric Power Bureau,W henzhou Zhe j ian g 325000,China;2.Shandong Taikai Pow er Electronic Co.Ltd.,Tai c an Shandong 271000,C hina)200933年第5期图1T CR阶跃负荷电流响应波形式中:Q C 为固定电容器组能够提供的最大无功补偿功率;Q L 为用电负荷特定时刻吸收的无功功率;Q R 为晶闸管控制相控电抗器吸收的无功功率。

$Q 是为了保证SVC 装置与用电负荷并联后,其并联阻抗呈阻感负载而添加的,有利于系统稳定。

为了兼顾吸收谐波电流的作用,固定电容器组在设计时一般设计成电容器与线性度较好的空心电抗器串连,使得其阻抗特性对某次或某几次谐波电流呈现低阻抗,达到滤除该谐波电流的目的。

由其工作原理可以分析出TC R 型SVC 工作性能的几个特点:(1)T CR 装置自身为谐波源。

晶闸管通过控制相控电抗器的导通时刻,达到控制通过相控电抗器电流的目的。

对该电流波形进行傅立叶分解,可得到所含谐波电流的次数及其所占比例。

特定次数的谐波电流在不同触发角度下,其所占比例不同。

TCR 装置在实时调节SVC 装置输出无功功率时,自身产生的谐波电流会加重滤波器的负担。

(2)负荷轻载或退出运行时,SVC 能耗最大。

因固定电容器组一般采用机械开关(断路器或接触器投切),动作速度慢。

在负荷轻载或暂时退出运行时,切除电容器的策略一般不被采用,而是由TC R 装置完全吸收FC 部分的容性无功功率。

此时,通过T CR 的电流最大,故电抗器、晶闸管阀组耗能非常大。

当负荷瞬间无功冲击非常大而持续时间非常短暂时,SVC 装置自身消耗了相当的有功功率。

据有关资料统计,TC R 型SVC 的最大能耗功率大约在其补偿容量的3%[2]。

以一套补偿容量100M VA 的TC R 型SVC 为例,其最大能耗功率约为3M VA,如果负荷有50%的时间处于轻负荷状态,则SVC 装置的平均能耗达到1.5M W ,年最大损耗为1.3@107kWh,电价按0.5元/kWh 计算,一年为SVC 装置消耗的电费达到650万人民币,这是一个非常可观的数字。

(3)占地面积大,电磁辐射影响较大。

由于TC R 装置本身产生了相当量的谐波电流,在很多情况下,即使用电负荷自身不产生或产生非常少的谐波电流时,其合成谐波电流也经常超过国家标准的要求。

特别是用于相控的电抗器为了满足其线性输出感性无功功率的目的,通常采用干式空心电抗器结构,这些电抗器体积较大,需要较大的面积去摆放。

同时,幅值达到或接近SVC 装置额定值的电流经常流过电抗器,因相控电抗器的电感值较大,故电抗器附近的区域存在很强的电磁场,可能干扰周围的各种用电设备。

(4)响应速度快。

在保证控制器计算调节处理速度的前提下,控制器的响应时间不超过10m s 是完全可能的,TCR 的整机响应时间也完全可以控制在15m s 以内[1],系统稳定时间一般不会超过3个工频电压周期,即60m s 。

图1为国内某公司生产的T CR 装置输出电流的控制响应波形。

从图中可以看出,T CR 第一次输出已可超过稳定电流的0.9,在3个工频电压周期内完全稳定下来。

这个响应速度对目前绝大多数用电负荷都能满足要求。

(5)可分相、连续调节输出的无功功率。

T CR 型SVC 装置的TC R 部份通常设计成$接线,需要时,可单独对每相TC R 支路的触发延时角进行控制,从而达到分相调节无功的目的。

由于TCR 的触发延时角是连续可调的,故理论上TC R 型SVC 输出的无功功率也是连续无级可调的。

(6)晶闸管使用的数量随着电压等级的升高而增加。

因晶闸管阀关断后,TC R 装置直接承受系统电压,晶闸管阀的电压耐受水平需与系统电压等级匹配。

如此众多的晶闸管串联在一起,不仅增加了晶闸管阀的生产成本,而且增大了TC R 的故障几率。

因此,T CR 型SVC 一般直挂于35kV 及以下电压等级;当系统电压更高时,装置浙江电力342009年第5期图3M CR 稳态电流过渡过程仿真波形图2MCR的结构及电路图一般安装于系统变压器的低压侧(35kV 及以下电压等级),当安装点不存在变压器或不便于安装在变压器低压侧时,需在装置与系统之间增添降压变压器,使SVC 的工作电压降至35kV 以下。

1.2MCR 型SVC 原理及性能分析与TCR 型SVC 类似,也需要与FC 配合使用。

由电容器提供最大无功补偿功率,而由磁阀控制相控电抗器。

在计算调节单元的控制下,实时吸收固定电容器组提供的无功补偿功率与系统需要的无功功率的差额,做到实时调节无功的目的。

MC R 装置与T CR 装置的不同之处在于控制电抗器输出电流的方式不同。

T CR 是控制电抗器的导通角,对电抗器的要求是线性度好,不能饱和;而M C R 正是利用了电抗器在不同的饱和度下表现出不同的感抗来实现的,图2为M C R 的电路原理图。

M C R 电抗器为铁芯结构,控制铁芯饱和度电路的取能采用了自耦变压器原理,由晶闸管和二极管构成的整流电路在控制器的控制下,调节晶闸管的触发延时角达到改变整流电路输出的直流电压幅值的目的,由于线圈的直流电阻值为定值,故通过改变整流电路的输出电压幅值即可达到控制流过线圈的直流励磁电流大小的目的,而铁芯的饱和度正是由流过线圈的电流决定的。

M C R 型SVC 装置的工作性能:(1)M CR 装置自身为谐波源。

电抗器线圈中流过的电流为直流与工频交流的叠加,故铁芯的饱和度在一个一个工频周期的不同时刻实际是不同的,铁心饱和度的变化导致电抗器对外表现的感抗也是一个变化的值,因而通过电抗器的电流不是标准的正弦波。

大量的试验结果表明,磁控电抗器产生的谐波含量较相控电抗器要小。

通过对多套MC R 的测试结果,同等容量下的M C R 的谐波发生量为TC R 的1/3~1/2左右。

(2)负荷轻载或退出运行时,SVC 能耗最大。

因M CR 型SVC 的补偿原理也是由电容器提供最大无功补偿功率,通过电抗器感抗的变化吸收电容器提供的多余的无功功率。

在用电负荷轻载或退出运行时,电抗器工作在最大电流状态。

据有关资料显示,MC R 装置的功耗要比同等容量和电压等级的TCR 装置小很多。

原因在于,磁控电抗器采用的晶闸管承受电压仅为系统电压的1%~3%,串连数量少或者不需要串连,故晶闸管阀的功耗非常小,M C R 装置的功耗大小基本由电抗器决定。

(3)结构紧凑、占地面积小,电磁辐射小。

与空心电抗器不同,M C R 装置的电抗器的磁芯由高导磁率的硅钢片组成,电抗器的磁通绝大多数通过硅钢构成磁通回路,仅有极少数的漏感磁通通过空气构成磁通回路。

由于磁路导磁效率高,故电抗器可设计的较为紧凑,占地面积少,且通过电抗器周围空气的漏磁通比例甚小,故MC R 电抗器在运行中对周围环境的电磁影响较小,可参照同等容量和同等电压等级的电力变压器的电磁影响去评估。

(4)响应速度慢。

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10kV静止无功补偿装置svc运行分析及应用

10kV静止无功补偿装置svc运行分析及应用

10kV静止无功补偿装置svc运行分析及应用摘要:由于10kV系统直接面对用户对电压的要求很高,需要有很稳定的电压质量,10kV静止型动态无功补偿装置SVC能很好的解决以上问题,保证对用户可靠稳定的供电。

本文介绍了10kV静止型动态无功补偿装置SVC工作原理,并结合220kV象山站的实际情况,分析本站SVC主要构成,并对比了已安装SVC的母线与安装A VC的母线电压的变化曲线分析其作用。

对SVC装置在运行中出现的故障情况进行统计分析,并提出个人改进建议。

关键词:工作原理主要构成应用异常随着社会的进步,电网对高质量、高可靠性的电能供应提出了越来越高的要求,10kV静止型动态无功补偿装置SVC对10kV系统的安全运行,对提高系统的稳定性和可靠性起着非常重要的作用。

SVC主要包括下面内容:工作原理,主要构成,作用。

1 SVC工作原理SVC(Static Var Compensator)是一个动态的无功源。

SVC的显著特点是能快速,连续地对波动性负荷进行补偿,有效地抑制系统电压波动和闪变。

同时滤除系统中的高次谐波。

并通过分相调整改善系统的三相平衡度。

根据接入电网的要求,它可以向电网提供无功(容性),也可以吸收电网多余的无功(感性)。

把电容器组(通过滤波器组)接入电网,就可以向电网提供无功。

当电网不需要太多的无功时,这此多余的无功,就由一个并联的空心电抗器来吸收。

图1所示为TCR+FC型静补装置(TCR,晶闸管控制电抗器)的原理图。

图中;。

2 220kV象山站SVC设备主要构成深圳供电局首台SVC装置安装于220kV象山站10kV 1M,此静止无功补偿系统SVC装置主要由以下设备构成:(1)开关柜(包括断路器、隔离开关、接地开关、互感器、开关保护);(2)线性(空心)电抗器;(3)可控硅阀组;(4)固定电容器组;(5)滤波器组;(6)阀组冷却水处理系统;(7)SVC二次控制及保护系统。

3 SVC装置的运行特点及应用220kV象山站共有4台主变,每台主变变低有1条母线,共有4条10kV母线,每条母线配置6组电容器组。

静止型动态无功补偿装置SVC

静止型动态无功补偿装置SVC

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科技成果——静止型动态无功补偿(SVC)技术

科技成果——静止型动态无功补偿(SVC)技术

科技成果——静止型动态无功补偿（SVC）技术所属行业制造业技术开发单位荣信电力电子股份有限公司适用范围该产品广泛用于黑色冶金中的电冶炼、轧制；有色冶金的电冶炼、轧制、电解、电镀；发电产业的电厂、风电厂；电力系统；港口、电气化铁道等交通领域，用以消除无功冲击，滤除高次谐波，平衡三相电网，实现节能、消除电网“污染”，提高电能质量。

成果简介SVC主要由全数字控制系统、高压晶闸管变流装置、补偿电抗器、高次谐波滤波装置组成。

高次谐波滤波装置由电抗器、电力电容器、电阻器组成。

通过SVC的补偿电抗器给系统补偿无功，能抑制电网电压波动、闪变、畸变，减少三相不平衡，滤除谐波干扰，改善电能质量，保障电网安全。

应用SVC后，可使功率因数从0.7提高到0.95以上，节能35%以上，节能效果显著。

电容器提供固定的容性无功QC，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出感性无功QTCR的大小，感性无功和容性无功相抵消，只要能做到系统无功QN=QV（系统所需）-QC+QTCR=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，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，使晶闸管流过所需电流。

关键技术（1）高压大功率晶闸管变流技术；（2）全数字控制技术；（3）热管自冷散热技术、水冷技术；（4）高压全载检测试验技术；（5）远程数据监控技术。

主要技术指标1、应用于6kV，10kV，27.5kV，35kV，66kV系统；2、直挂于6kV、10kV、27.5kV、35kV、66kV母线；3、TCR额定功率：≤300Mvar；4、晶闸管型式：电触发晶闸管（ETT）或光控晶闸管（LTT）；5、触发方式：光电触发或光触发；6、控制系统：DSP全数字控制系统；7、控制方式：无功功率或电压；8、无功调节范围：-100%到100%；9、调节方式：分相调节；10、调节系统响应时间：<10ms；11、噪音水平：自冷无噪声；12、辅助电网供电电压：380V+15%等。

静止型动态无功补偿装置(SVC)在厂矿企业的应用

静止型动态无功补偿装置(SVC)在厂矿企业的应用

静止型动态无功补偿装置（SVC）在厂矿企业的应用摘要：svc装置目前已广泛应用于冶金、电力、铁路等行业，如果发现运行中高压开关柜有发热现象，应检查柜内铜排连接处是否接触好，可采取涂导电脂等措施减少接触电阻。

关键词：svc装置原理应用中图分类号：u46 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0083-011 静止型动态无功补偿装置（svc）原理概述svc装置主要由可控支路和固定电容器支路并联而成，其主要应用型式是tcr+fc型：tcr支路功能是通过相控电抗器的电流控制相控电抗器输出的感性无功值ql，fc回路一个功能是提供固定的容性无功功率qc，另一个功能是通过电容器与电抗器的串联支路滤除电弧炉产生的主要高次谐波；电弧炉工作时产生负载感性无功用qfz表示，当svc装置系统参数设计合理时，可以使系统的无功功率qs=qc-qfz（随机变化）-ql（响应受控）=定值或0。

图1为我厂110 kv变电站svc装置原理图。

从图1可以看出，整套svc装置由3台高压开关柜、1组tcr支路、4组fc支路、1台tcr控制柜及配套电力电缆、支架组成。

2 svc装置的作用目前国内在用的svc成套装置达1000套以上，广泛应用于冶金、电力、煤炭、电气化铁路、有色冶金、石油化工等行业，应用于工矿企业时其主要作用有以下几点。

（1）滤除电弧炉、中频炉等产生的高次谐波，消除谐波对数控加工设备的干扰。

（2）平抑电弧炉炼钢时引起的电压波动、闪变和电压不平衡，提高供电质量。

（3）快速响应自动跟踪无功，提高功率因数，减少线路功率损耗。

3 svc装置使用效果我厂110 kv变电站6 kv母线为放射式单母线供电，其主要用电设备为数控机床、电焊机、电动机，中频炉，三台10t电弧炉（单台电炉变压器容量为5500 kva），系统未上svc装置前由于电弧炉、中频炉运行时产生2次、3次、4次及4次以上高次谐波，同时引起系统电压波动大，电压闪变严重。