无功补偿装置设计

变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计2020-05-20 新用户796...修改一、电力系统的无功功率平衡1.1、无功功率电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。

在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。

电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。

每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。

变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。

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。

1.2、功率因数电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。

1.3、无功功率补偿的目的电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。

而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。

无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。

合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。

在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。

但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。

因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。

一、无功补偿成套装置三）高压数码编组自动投切无功补偿成套装置1，概述目前，电力系统广泛使用的传统型高压并联电容器补偿装置，由于不分组手动（或自动）投切，补偿后无法满足系统无功不断变化的需求，因而功率因数不能达到比较高而且平稳的水平，当系统重载时应投入足够的无功补偿容量，而当主变轻载后必须及时切除投入的电容器，否则可能会因过补偿使电压升高造成事故。

如果采用传统的分组投切电容器补偿装置来满足由于负荷变化引起的无功需求，则可能存在由于设备安装复杂，安装所需要的材料较多，装置占地面积增大等问题。

数码编组自动投切无功补偿装置很好地解决了以上问题，装置是分组自动投切补偿的，补偿功率因数可保证在任何时候不低于设定的数值，在系统轻载时装置会自动切除多余的补偿电容器，不会使系统电压升高。

一般情况下，编码投切的电容器组最小投切单元的容量会设计成系统最低无功需求的容量，每个电容器组均设有过流、过压、欠压、速断、三相不平衡等保护，而这些保护对单台电容是十分可靠的，由于每次投入的容量减小，对于线路的冲击也大大减小，安装费用低廉，占地面积也大大减小。

2，产品型号及用途2.1产品型号2.1.1 HTBBJ型接触器数字编码自动（或手动）投切高压并联电容器补偿装置型号：HTBBJ10—700（100+200+400）/100—12—AKW其中各符号标注的含义是：HTBBJ—我公司生产的接触器投切高压并联电容器补偿装置10—标称电压（KV），1.1KV—110KV700（100+200+400）/100—电容器装置安装容量/单台容量（Kvar），容量范围可从100—30000Kvar（100+200+400）—分组投切电容器容量+组数（可以倍差或等差分组），投切组数1—5组12—串联电抗器电抗率（%），一般为3%，6%，12%A—电容器接线方式：A—单星型联接；B—双星型连接；C—电压差动保护；K—保护方式：K—开口三角保护；L—不平衡电流保护；W—户外安装（户内不标）。

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。

35kV~220kV变电站无功补偿装置设计技术规定学习笔记5.0.3 SVC与STATCOM的区别:STATCOM较SVC电压稳定效果好、系统稳定和动态特性好、投资收益佳高压静止动态无功补偿装置SVC（Static Var Compensator）是一种静止无功补偿器。

静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。

当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。

目前，中国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。

近年来，随着大功率非线性负荷的不断增加，电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势，无功调节手段的缺乏使得母线电压随运行方式的改变而变化很大。

导致电网的线损增加，电压合格率降低。

此外，随着电网的发展，系统稳定性的问题也愈加重要。

动态无功补偿技术是一种提高电压稳定性的经济、有效的措施。

另外，静态无功补偿技术在风电场、冶金、电气化铁路，煤炭等工业领域的客观需求也很大。

在目前情况下，静止型动态无功补偿装置（SVC）对于解决各种负载所产生的无功冲击是很有效的。

使电网电压波动明显改善，功率因数明显提高，是一种技术含量高、经济效益显著的新型节能装置。

SVC如图接入系统中，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的感性无功QTCR的大小，感性无功和容性无功相互抵消，只要能做到系统无功QN=Qv（系统所需）-Qc+QTCR=常数（或者0），则能够实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动，关键是准确控制晶闸管的触发角。

得到所需要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。

目录前言第一章相关知识要点（一）设备容量确定（二）确定计算负荷方法（三）功率因数概念（四）功率因数的测量和计算（五）影响企业功率因数的原因（六）提高功率因数的方法（七）无功功率补偿原则（八）变压器选择方法（九）计量装置选择方法（十）无功功率补偿原理图第二章计算分析设计过程（一）金工车间负荷（二）全厂总负荷计算（三）无功补偿（四）变压器选择第三章设计总结前言无功功率补偿是电力系统的经典话题，补偿得当，可以提高供电效率，减少线路损耗，提高供电质量，以前的补偿装置多是用估算的办法，不能适应动态的要求，随着单片机技术和电子测量技术的发展，现在有条件实时测量出功率因数，根据测量结果及时进行补偿，补偿的程度可以具体线路进行设定。

近年来，随着我国电力工业的不断发展，大范围的高压输电网络逐渐形成，同时对电网无功功率的要求也是日益严格。

无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低电网损耗以及保证其安全运行所不可缺少的部分。

电网无功功率不平衡将导致系统电压的巨大波动，严重时会导致用电设备的损坏，出现系统电压前崩溃和稳定破坏事故。

因此无功功率对电力系统是十分重要的。

在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，适当的进行无功补偿对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

330~500kV变电所无功补偿装置设计技术规定Technical regulation ror designing or reactive for 330~500kV substationsDL 5014-92主编部门：能源部东北电力设计院批准部门：中华人民共和国能源部施行日期：1993年10月1日第一章总则第1.0.1条本规定适用于330、500kV变电所内的330、500kV并联电抗器置，10～63kV并联电抗器和并联电容器装置，0.8～20kV静止补偿装置的新建程，扩建、改建工程可参照执行。

本规定不包括调相机。

第1.0.2条无功补偿装置的设计必须执行国家的技术经济政策，并应根据安装点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等，合理地选择装置型式，容量，电压等级，接线方式，布置型式及控制、保护方式，做到安全可靠、技术经济理和运行检修方便。

第1.0.3条遵照本规定设计的无功补偿装置，尚应符合现行的国家和部的有关准、规范、规程和规定。

第二章系统要求第2.0.1条系统的无功补偿原则上应按就地分区分电压基本平衡，以保证系统枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求。

第2.0.2条变电所内装设的高低压感性和容性无功设备的容量和型式，应根据力系统近远期调相、调压、电力系统稳定、电压质量标准、工频过电压和潜供电流方面的需要选择。

无功补偿装置应首先考虑采用投资省、损耗小、分组投切的并联电容器组和低压并联电抗器组。

由于系统稳定和满足电压质量标准而需装设静止补偿装置或调相机时，应通过技术经济综合比较确定。

第2.0.3条并联电容器组和低压并联电抗器组的补偿容量，宜分别为主变压器容量的30%以下。

无功补偿装置，应根据无功负荷增长和电网结构变化分期装设。

第2.0.4条并联电容器组和低压并联电抗器组的分组容量，应满足下列要求：一、分组装置在不同组合方式下投切时，不得引起高次谐波谐振和有危害的谐波放大；二、投切一组补偿设备所引起的变压器中压侧的母线电压变动值，不宜超过其额定电压的2.5%；三、应与断路器投切电容器组的能力相适应；四、不超过单台电容器的爆破容量和熔断器的耐爆能量。

110kV变电站无功补偿装置设计浅析1.概要110kV变电站是整个电力系统的重要组成部分，无功平衡是电力系统电压稳定的重要基础，对无功平衡进行合理控制，有利于电压质量的稳定，进而为电力系统的稳定运行提供良好的保障。

在110kV变电站的运行过程中，无功补偿装置的设立，应该按地区补偿无功负荷，就地补偿变压器的无功损耗。

另外，为了确保变电站的稳定运行，应该对电抗率、无功补偿容量以及分组容量进行予以明确。

本文对变电一次设计中无功补偿的设计选型进行了简要分析。

关键词：电力系统；无功补偿；设计1.110kV变电站加装无功补偿装置的重要性电网系统用电设备产生的无功功率需要与系统中的无功负荷与无功损耗相平衡，为了保证负荷集中地区供电电压稳定，在变电站设置合理的无功补偿装置是必要的。

设置无功补偿装置，既可以稳定电网功率因素，减少供电变电和输送环节产生的损耗；同时，还可以稳定电网和用户端使用电源的电压，提高供电质量。

如果不设置无功补偿装置，将导致供电系统电压不稳定、谐波增大等多种危害。

1.无功补偿的设计要点根据《电力系统电压和无功电力技术导则》相关要求，在进行无功补偿装置设计时必须遵循以下设计原则：(1)按照全面规划、分层分区补偿等原则，合理确定补偿容量和分布配置方式。

(2)首先要了解系统的非线性设备总容量Q与系统设备总容量 P的比例关系来决定采取哪种形式无功补偿。

(3)将110kV母线功率因素作为原则计算补偿容量，110kV变电站使用的无功补偿容量必须按照主变容量的20%左右进行配置，而且将变电器高压部分的因数控制在0.95以上，低谷负荷功率因数不能高于0.95。

1.无功补偿装置设计选型无功补偿装置的种类很多，目前电力网中通常采用以下三种无功补偿形式：①在变电站低电压侧中设置并联电容器进行集中补偿；②在馈出线的用户端开闭所内装置并联电容器进行分组补偿；③在用户端感性负载部位装置并联电容器进行就地补偿。

集中补偿与分组补偿两种类型的容量小、运用率较高，能补偿变电器及并联配电线路中的无功功率等优点。

BI YE SHE JI（20 届）低压电网SVG无功补偿装置设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要近年来，由于工业的迅速发展，大功率非线性负荷的不断增加，不但改变了电力系统的电网结构，对电网的冲击和谐波污染也不断上升，造成系统无功分布不合理，甚至可能造成局部地区无功严重不足和电压水平普遍较低的情况，以致出现种种电能质量问题，如功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和波动等等。

通过合理的方案对电网进行适当的无功补偿，能维持系统电压水平、提高系统电压稳定和设备利用率、提高功率因数避免大量无功的远距离传输、提高输电能力、平衡三相功率、提高系统运行安全性和可靠性。

此外，还可以减少网络有功损耗减少费用。

本设计运用静止无功补偿(SVG)技术对低压电网进行无功补偿，SVG采用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，采用IGBT组成的电压逆变电路模块。

主要设计包括主电路设计、控制电路设计、测量单元设计、驱动电路以及滤波电路单元等。

由于需要随时进行无功功率的检测和补偿，对控制器的速度要求较高，可以选择DSP进行控制控制单元的设计。

本论文所设计的SVG系统总体结构包括以下几个部分：主电路、控制电路、测量电路、驱动电路和电源电路等几部分。

测量电路采集负载电流信号、装置输出电流信号、系统接入点电压信号和直流侧电容电压信号等数据，然后，将这些数据信号传输给控制电路，控制电路根据给定的控制策略对从测量电路输送过来的信号数据进行处理，产生触发逆变器的驱动信号，传送到驱动电路，驱动电路将从控制电路接收到的驱动信号进行功率放大，然后加到逆变器，从而控制逆变器输出端输出无功电流的变化，实现无功动态补偿的目的。

关键词：静止无功功率发生器(SVG)，无功补偿，IGBTIAbstractIn recent years, the rapid development of the industry, high power nonlinear loads increase, not only changed the power system network structure, impact on the power grid and the harmonic pollution is increasing, causing system reactive power distribution is not reasonable, even may cause local reactive power shortage and voltage level is generally low, so that there are all sorts of power quality problems, such as low power factor, harmonic content is high, three-phase unbalance, power shock, voltage flicker and wave etc.. Through the reasonable scheme of power system proper reactive power compensation, can maintain the system voltage level, improve system voltage stability and the utilization ratio of equipment, to improve the power factor and avoid a large amount of reactive power for long distance transmission, improve the transmission capacity, balanced three-phase power system, improve the safety and reliability of the operation. In addition, also can reduce the network active power loss reduction cost.The design of the use of static var generator (SVG) technology on the low-voltage reactive power compensation, SVG is based on the instantaneous reactive power theory of reactive current detection method, using IGBT consisting of voltage inverter circuit module. The main design including the main circuit design, control circuit design, measurement unit design, driving circuit and filter circuit unit. Due to the need to carry out reactive power detection and compensation, and the controller speed is higher, can select DSP control unit design.The design of SVG system structure includes the following parts: main circuit, control circuit, a measuring circuit, a drive circuit and a power supply circuit etc. Measuring circuit of load current signal acquisition device, the output current signal, system access point voltage signal and the DC side capacitor voltage signal data, and then, the data signals are transmitted to the control circuit, the control circuit according to the control strategy from the measuring circuit transmitted signal data processing, generating a trigger inverter drive signal, is transmitted to the drive circuit,IIdrive circuit from the control circuit receives the driving signal of power amplifier, and then applied to the inverter, thereby controlling the inverter output reactive current change, achieve the purpose of dynamic reactive power compensation.Key Words: static reactive power generator(SVG), reactive power compensation, IGBTIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 ......................................................................................................................... I V 第一章绪论 .. (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2无功补偿技术的发展 (2)1.3静止无功发生器国内外发展现状 (4)1.4本设计的主要任务 (5)第二章SVG无功补偿装置设计 (6)2.1总体结构设计 (6)2.2SVG工作原理 (7)2.3主电路设计 (9)2.3.1整流电路设计 (9)2.3.2逆变电路设计 (10)2.3.3直流侧电容设计 (12)2.3.4连接电抗器设计 (12)2.4控制电路 (13)2.4.1 TMS320F2812的主要特点 (14)2.4.2片外程序和数据存储器 (15)2.4.3时钟电路 (15)2.4.4电源电路 (16)2.4.5 JTAG仿真接口电路 (17)2.4.6复位电路设计 (18)2.4.7串行通信 (19)2.5驱动电路 (19)2.6测量电路 (20)第三章控制策略及软件设计 (22)IV3.1控制策略选择 (22)3.1.1直流间接控制 (22)3.1.2直流直接控制 (24)3.2瞬时无功功率检测 (25)3.3软件流程及程序设计 (27)第四章结论 (32)4.1主要工作 (32)4.2需进一步完善的工作 (32)参考文献 (33)致谢 (35)V第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义随着现代工业的不断进步，人们对电能质量的要求越来越高，而现在各种大功率非线性设备的应用影响电能的质量。

浅论低压无功补偿装置的电气设计摘要:本文主要从无功补偿的定义、特点、作用、主要功能以及系统工作原理等多个方面,详细介绍了低压无功补偿的设计问题,阐述了电气设计的最优化、规范化知识,对于电气施工安装实践具有重要的指导作用。

最后本文以青岛市海达仪表厂低压无功补偿装置电气设计方案为例子,对低压无功补偿电气设计的具体应用作介绍。

关键词:低压无功补偿设计1 低压无功补偿装置的作用及应用领域1.1 具体作用低压无功补偿装置是通过机械开关、半导体开关(晶闸管)或复合开关(晶闸管并联机械开关)控制电容器投切,进行无功补偿的装置,用以提高低压配电网的功率因数,降低线损,节约电能,稳定电压,提高变压器出力。

装置具有补偿效果好,结构简单,性价比高等特点。

1.2 应用领域适用于对城乡低压配电网及工商企业、机关学校、居民小区等低压电力用户的无功负载进行补偿,以达到节能降耗,提高电能质量的目的。

2 无功补偿的定义及特点2.1 无功功率本质无功功率只存在能量的传递,不存在能量的消耗。

2.2 无功补偿的特点(1)结构紧凑,易于安装维护,适用于额定电压220/380V。

(2)实现无功补偿功能。

(3)既可实现三相共补,也可实现分相补偿。

(4)兼具手动控制和自动控制功能,投切无涌流。

实时指示当前电容器工作状态和当前电网各状态参量。

(5)能够改善电能质量,减小电压波动,额定负载下,补偿后功率因数可达0.98以上。

3 主要功能(1)控制方式:无功功率控制,功率因数限制。

(2)在额定负载时,可以将功率因数补偿到0.98以上,不会产生过补。

(3)具有自动控制和手动控制两种操作方式。

(4)兼具有平衡负载补偿(三相补偿)和不平衡负载补偿(混合补偿)两种补偿功能。

(5)复合开关控制,无涌流。

(6)程序控制投切电容器组,使电容器的工作时间基本相同,延长电容器使用寿命。

(7)过零投入、过零切除,无冲击电流,无操作过电压。

(8)具有过压保护、欠压保护、过流保护、缺相保护、温度保护、谐波保护等功能。

风电场无功补偿方案设计一、无功补偿方式的选择（一）配电网的无功补偿方式一般来讲，配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变电站、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。

1.分散、就地补偿当各用户终端距主变压器较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。

对于大型电机或者大功率用电设备，宜装设就地补偿装置。

就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。

在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器同时投入，切除时同时切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。

2.集中补偿变电站内的无功补偿主要是补偿主变压器对无功容量的需求，结合考虑供电区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。

35kV 变电站一般按主变压器容量的10%～15%来确定；110kV变电站可按15%～20%来确定。

（二）风电场的无功补偿方式风电场的无功补偿方式与一般配电网的无功补偿方式类似：集中补偿是在风电场出口变电站集中装设无功补偿器进行补偿，主要目的是改善整个风电场的功率因数，提高风电场出口变电站的电压和补偿无功损耗；风电场无功分散、就地补偿是采用数学或者智能算法在合理的投资范围内选择补偿效果达到最优的若干个无功补偿点，进行就地补偿，从而降低风电场内部网损，改善电压质量。

通常，风电场的分散、就地补偿是在风力异步发电机机端并联电容来提高风电出口的功率因数，这样可以使接入点和风电场（高、低压侧的）电压处于合理的工作范围；否则由于风电场大量吸收无功功率，造成变压器上的电压损失过大，机端电压明显下降，严重影响发电机的正常运行，进而影响风电场电压的稳定性。