各种无功补偿装置的比较

风电场动态无功补偿装置性能分析与比较牛若涛(北京京能新能源有限公司内蒙古分公司,内蒙古呼和浩特　010070) 摘　要:近年来,随着风力发电接入电网规模的逐步扩大,风电场无功补偿装置的补偿能力和响应时间等参数越来越受到各方重视。

同时,随着电力电子技术的快速发展,应用于风电无功补偿装置的新材料新工艺也不断涌现。

文章简要介绍风电场无功补偿装置的发展历史,重点介绍目前常用的各种风电场无功补偿装置的工作原理和系统组成,对各种补偿装置的运行特性、主要参数进行了详细的分析与比较。

关键词:静止型动态无功补偿;SVC;T CR;SVG 中图分类号:T M7 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0095—03 2011年是我国陆上风电产业继续发展的一年,仅内蒙古地区就增加吊装容量3736.4M W,累计容量17594.4M W。

随着区域性风电场开发容量的逐渐扩大,风电机组并网对系统造成的影响越来越明显。

国内目前的风电场大多采用感应式异步发电机,并入电网运行时需要吸收系统的无功功率。

在风电场集电线路母线安装无功补偿设备则可以提供异步发电机所需的无功功率,降低电网因输送无功功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。

本文结合目前风电场广泛使用的不同类型无功补偿装置的运行维护经验,从无功补偿装置的原理、系统组成及功能特性等方面进行了对比分析,得出了风电场最优的无功补偿配置方案。

1　无功补偿装置发展风力发电机组多数是异步发电机组,输出有功功率的同时,需要从电网吸收一定的无功功率,容易引起并网点的电压波动,通常采用在风电场集电线路母线上安装静止型无功补偿装置SVC(Static V ar Compensator)的方式进行治理。

SVC的发展历程大体可分为如下三个阶段:第一阶段:早期的并联电容器组静态补偿装置,用电容器补偿容性无功。

后来的磁阀式可控电抗器(M CR),采用直流助磁原理,利用附加直流励磁磁化铁心(自耦电抗器),改变铁心磁导率,实现电抗值的阶段性连续调整。

无功补偿装置的分类及原理无功补偿装置是电力系统中的重要设备，可以通过对无功功率的调整来提高电力系统的功率因数，提高供电质量。

本文将对无功补偿装置的分类及原理进行详细介绍。

一、无功补偿装置的分类根据无功补偿装置的工作原理和结构特点，可以将其分为以下几类：静态无功补偿装置、动态无功补偿装置、谐波滤波无功补偿装置和电容式无功补偿装置。

1. 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是通过电子元件，如电容器、电抗器等，来实现无功补偿的装置。

根据无功补偿的方式，静态无功补偿装置可以进一步细分为并联补偿和串联补偿。

并联补偿装置主要是通过并联连接电容器来补偿电路中的无功功率，这样可以提高功率因数，提高电网的稳定性。

而串联补偿装置则是通过串联连接电抗器来调整电路中的无功功率，来实现无功补偿的效果。

2. 动态无功补偿装置动态无功补偿装置主要是通过控制器来控制电容器的连接和断开，以实现对无功功率的补偿。

具有响应速度快、调节范围大等优点，适用于电网无功功率变化较大的情况。

3. 谐波滤波无功补偿装置谐波滤波无功补偿装置主要用于滤除电网中的谐波成分，以提高电网的谐波污染程度，保证电网的供电质量。

常见的谐波滤波无功补偿装置主要包括谐波滤波器和无功发生器。

4. 电容式无功补偿装置电容式无功补偿装置是一种通过电容器来实现无功补偿的装置。

通过控制电容器的容量和连接方式，可以实现对电网的无功功率进行精确调节。

二、无功补偿装置的原理无功补偿装置的原理主要是通过改变电路的电流和电压之间的相位差，来实现对电流中的无功功率的补偿。

当电力系统中存在导致无功功率的负荷或设备时，会导致电流与电压之间的相位差，从而产生无功功率。

无功补偿装置通过调整系统中的无功补偿元件（如电容器或电抗器）的连接和断开方式，来改变电路中的相位差，从而实现对无功功率的补偿。

在静态无功补偿装置中，通过控制无功补偿元件的连接或断开来改变相位角。

对于串联补偿装置，通过增加或减少串联电抗器的容值，来改变电路的无功功率。

无功补偿技术的比较研究无功补偿技术是电力系统中常用的一种技术手段，广泛应用于电力传输和分配过程中。

本文将对当前常见的三种无功补偿技术进行比较研究，包括静态无功补偿、动态无功补偿和混合无功补偿技术。

一、静态无功补偿技术静态无功补偿技术是通过静止性电子器件实现的无功补偿。

常见的静态无功补偿技术包括静态无功补偿装置（SVC）和静态同步补偿装置（STATCOM）。

SVC通过可控硅器件来实现电容和电感的不同接入方式，并通过控制这些器件的导通使无功功率补偿装置进行补偿。

STATCOM则通过采集电网电压的信息，在电源侧通过控制逆变器输出的电流来补偿无功功率。

静态无功补偿技术具有调节速度快、无功补偿效果好的特点，尤其适合对系统电压稳定性要求较高的场合。

然而，静态无功补偿技术的造价较高、容量限制较大，因此在大型电力系统中应用较多。

二、动态无功补偿技术动态无功补偿技术是通过旋转机械设备实现的无功补偿。

常见的动态无功补偿技术包括同步电动机无功补偿装置（SVC）和风力发电机组无功补偿装置。

同步电动机无功补偿装置通过调节同步电动机的励磁电流来实现无功功率的补偿。

它具有快速响应、无功补偿效果好等特点，但是同步电动机的容量相对较大，造价较高。

风力发电机组无功补偿装置则通过调节风力发电机组的功率特性，实现无功功率的补偿。

它具有无需外部电源、容量可调节等优点，但在风电系统中的应用场景有限。

三、混合无功补偿技术混合无功补偿技术是将静态和动态无功补偿技术相结合的一种补偿方式。

常见的混合无功补偿技术包括STATCOM与风力发电机组的组合、SVC与同步电动机无功补偿装置的组合等。

混合无功补偿技术通过充分发挥静态和动态无功补偿技术的优势，提高了无功补偿的效果和灵活性。

它既能提供快速响应的能力，又能在容量限制方面更加灵活。

然而，混合无功补偿技术的内部机构复杂，控制难度较大。

总结：静态无功补偿技术、动态无功补偿技术和混合无功补偿技术各有其优缺点。

无功补偿装置的分类无功补偿有许多种灯类：从补偿的范围划分可以分为负荷补偿与线路补偿，从补偿的性质划分可以分为感性与容性补偿。

下面将并联容性补偿的方法大致列举：1、同步调相机调相机的基本原理与同步发电机没有区分，它只输出无功电流。

由于不发电，因此不需要原动机拖动，没有启动电机的调相机没有轴伸，实质就是相当于一台在电网中空转的同步发电机。

调相机是电网中最早使用的无功补偿装置，当增加激磁电流时，其输出的容性无功电流增大。

当削减激磁电流时，其输出的容性无功电流削减。

当激磁电场削减到肯定程度时，输出无功电流为零，只有很小的有功电流用于弥补调相机的损耗，当激磁电流进一步削减时，输出感性无功电流。

调相机容量大、对谐波不敏感，并且具有当电网电压下降时输出无功电流自动增加的特点，因此调相机对于电网的无功平安具有不行替代的作用。

由于调相机的价格高、效率低，运行成本高，因此已经渐渐被并联电容器所替代。

但是近年来出于对电网无功平安的重视，一些人主见重新启用调相机。

2、并联电容器并联电容器是目前最主要的无功补偿方法。

其主要特点是价格低，效率高，运行成本低，在爱护完善的状况下牢靠性也很高。

在高压及中压系统中主要使用固定连接的并联电容器组，而在低压配电系统中则主要使用自动掌握电容器投切的自动无功补偿装置。

自动无功补偿装置的结构则多种多样形形色色，适用于各种不同的负荷呢况。

对于低压自动无功补偿装置将另文具体介绍。

并联电容器的最主要缺点是其对谐波的敏感性。

当电网中含有谐波时，电容器的电流会急剧增大，还会与电网中的感性元件谐振使谐波放大，另外，并联电容器属于恒阻抗元件，在电网电压下降时其输出的无功电出下降，因此不利于电网的无功平安。

3、SVCSVC的全称是静止式无功补偿装置，静止两个字是同步调相机的旋转相对应的。

国际大电网会议将SVC定义为7个子类：a、机械投切电容器（MSC）b、机械投切电抗器（MSR）c、自饱和电抗器（SR）d、晶闸管掌握电抗器（TCR）e、晶闸管投切电容器（TCR）f、晶闸管投（TSC）g、自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）依据以上这些子类，我们可以看出：除调相机之外，用电感或电容进行无功补偿的装置几乎均被定义为SVC。

无功补偿装置的分类及特点无功补偿装置是电力系统中用来改善功率因数的重要设备之一。

它通过补偿无功功率，提高电力系统的效率和稳定性。

根据不同的工作原理和功能，无功补偿装置可以分为静态无功补偿装置和动态无功补偿装置两大类。

本文将对这两类装置的特点进行探讨。

一、静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种通过静态元件来实现无功功率补偿的装置。

主要有电容补偿装置、电抗补偿装置和混合补偿装置。

1. 电容补偿装置电容补偿装置采用电容器来产生无功电流，补偿电网中的感性无功功率。

它主要可以分为固定电容补偿装置和可变电容补偿装置两种类型。

固定电容补偿装置适用于无功负荷变化不大的场合。

它具有简单、可靠的特点，并且成本较低。

但是，由于负载变化时的固定补偿容量不能适应需求，可能导致补偿效果不佳。

可变电容补偿装置能够根据负荷变化自动调整补偿容量，适用于负荷波动较大的场合。

它通过控制开关和电容器的并联或串联连接来实现不同的电容量组合，从而提供灵活的无功补偿调节。

2. 电抗补偿装置电抗补偿装置主要采用电感器来产生无功电流，补偿电网中的容性无功功率。

它主要包括固定电抗补偿装置和可变电抗补偿装置两种类型。

固定电抗补偿装置适用于容性负荷变化不大的场合。

它能够稳定供电系统电压，改善电网的稳定性和功率因数。

但是由于固定电感器无法应对负荷波动，因此其补偿效果受到一定限制。

可变电抗补偿装置能够根据负荷变化自动调整补偿容量，适用于波动性负荷较大的场合。

它通过调节器件的感应度和接入方式实现电抗的动态调节，以满足不同负荷条件下的无功补偿需求。

3. 混合补偿装置混合补偿装置是将电容补偿装置和电抗补偿装置组合在一起使用的装置。

通过合理地选择电容和电抗的组合方式，可以更精确地对功率因数进行补偿。

这种补偿方式在大型电力系统中应用较多，可以提高电网的功率因数、稳定性和可靠性。

二、动态无功补偿装置动态无功补偿装置是一种根据电网运行状态实时调整补偿容量的装置。

主要包括SVG（Static Var Generator）和SVC（Static Var Compensator）。

常见的无功补偿装置有哪些？
（1）并联电容补偿。

它的主要作用是就近向负荷供给无功，在提高用电功率因数、改善电压质量、降低线路损耗。

它具有运行简便、经济可靠等优点。

（2）同步补偿器。

又称调相机，它实质上是空载运行的同步电动机，在过励磁运行状态下，向电力系统供给无功，在欠励磁运行状态下，从电力系统吸取无功功率。

（3）电力电容器成套补偿装置。

这种装置将电力电容器及其控制、保护电器按一定接线连接起来的成套装置，具有安装方便、建设周期短、造价低、投资少、运行维护简便、损耗小等优点。

（4）静止无功补偿装置。

简称静补，用于补偿系统动态工作情况下所需无功功率。

无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC 区别TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。

TCR：晶闸管控制电抗器。

MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。

SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。

SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。

SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。

而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。

SVG与两种类型SVC动态无功补偿装置比较表静止无功补偿器(SVC)与静止无功发生器(SVG)有什么异同？静止无功补偿器(SVC)该装宜产生无功和濾除谐波是靠其电容和电抗木身的性质产生的。

静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是発其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。

相关知识静止无功补偿湍又称SVC.传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关.没有机械运动部分.所以较静态无功补偿装迓。

通常的SVC组成部分为1 •固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适、”1选择电抗器和电容器容虽.可滤除电网谐波.并补偿容性无功.将电网补偿到容性状态。

2•固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用來调节电抗器导通角.改变感性无功输出來抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较商功率因数。

动态无功补偿技术应用在电力系统中，如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低，冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动，恶化电网的供电质量。

对于给立的有功分布，要想使无功潮流最小以减少系统的损耗，就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。

随着电网的不断发展，对无功功率进行控制与补偿的重要性与曰俱增：①输电网络对运行效率的要求日益提高，为了有效利用输变电容疑，应对无功进行就地补偿：②电源（尤英水电）远离负荷中心，远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳泄性及电压控制问题：③配电网中存在大量的电感性负载，在运行中消耗大量无功，使得配电系统损耗大大增加：④直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制:⑤用户对于供电电能质量的要求日益提高。

一、风电场无功补偿装置介绍风力发电系统的特点决定风电场必须需要加装无功补偿装置，目前常用的无功补偿装置主要有磁控式电抗器MCR、静止无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM。

三种补偿装置的基本功能相似，但其在技术原理、性能指标、实施效果上有较大区别。

MCR属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节磁控电抗器的磁通来调节其输出无功电流，仅采用少量的晶闸管器件。

其优点是：由于仅采用少量的晶闸管，其成本相对较低；关键器件为磁控电抗器，可直挂35kV电网。

其缺点是：响应速度较慢（通常为秒级），输出谐波含量较大且波动范围较大，实际损耗较大（一般大于2%）。

MCR产品在国内出现于上世纪90年代，由于其电抗器制造难度较大、损耗大等缺点，在国内没有得到大规模的推广。

SVC也属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节晶闸管的触发角度来调节串联电抗器的输出感性无功电流，其输出的容性无功电流需要通过并联电容器来解决。

其优点是：技术稍先进，因采用晶闸管器件（半控型器件），响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，具有较强的动态无功补偿的能力。

其缺点是：需要采用大量的晶闸管元件，成本较高；谐波含量大且波动范围大，因此需要加装不同次的滤波装置，易与系统发生谐振造成电容器爆炸或电抗器烧毁事件，大量应用易造成系统不稳定；占地面积大，施工周期较长。

STATCOM属于国际上最新的第三代无功补偿装置，其基本原理是以电压型逆变器为核心的一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电源，可发出感性或容性无功功率。

其优点是：技术先进，因采用IGBT件（全控型器件）响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，能够抑制电压波动和闪变；对系统电压跌落不敏感，可在低电压下稳定运行，具有较强定的低电压穿越能力；谐波含量很小，且不与系统发生谐振，不需要加装滤波装置；占地面积小且施工周期短；运行损耗小（1%左右）。

其缺点是：需要采用大量的IGBT元件（其价格高于晶闸管），成本较高。

现在主要的动态补偿方式为TCR型SVC、MCR型SVC和SVG三种方式，以下分别介绍这三种动态无功补偿方式的原理，并且通过占地面积、响应速度、损耗、噪音等性能指标来论述这三种补偿方式的特点。

一、 MCR型动态无功补偿装置MCR+FC型动态无功补偿装置上世纪60年代由英国GEC公司制成第一台自饱和电抗器型SVC，后期俄罗斯人演变为可控饱和电抗器（CSR）型，也可称为MCR型动态无功补偿装置。

其原理是三相饱和电抗器的工作绕组并联在电网上，通过改变饱和电抗器的直流控制绕组的励磁电流，借以改变铁心的饱和特性，从而改变工作绕组的感抗，达到改变其所吸收的无功功率的目的。

图九 MCR无功补偿原理磁阀式可控电抗器的主铁心分裂为两半（即铁心1和铁心2），截面积为A,每一半铁心截面积具有减小的一段，四个匝数为N/2的线圈分别对称地绕在两个半铁心柱上（半铁心柱上的线圈总匝数为N），每一半铁心柱的上下两绕组各有一抽头比为δ= N2 / N 的抽头，它们之间接有晶闸管KP1 ( KP2 ),不同铁心上的上下两个绕组交叉连接后，并联至电网电源，续流二极管则横跨在交叉端点上。

在整个容量调节范围内，只有小面积段的磁路饱和，其余段均处于未饱和的线性状态，通过改变小截面段磁路的饱和程度来改变电抗器的容量。

在电源的一个工频周期内，晶闸管KP1 、KP2 的轮流导通起了全波整流的作用，二极管起着续流作用。

改变KP1 、KP2 的触发角便可改变控制电流的大小，从而改变电抗器铁心的饱和度，以平滑连续地调节电抗器的容量。

占地面积由于MCR没有像TCR一样采用晶闸管阀组以及空心相控电抗器，而是采用晶闸管控制部分饱和式电抗器，因此，比TCR面积要小。

响应速度MCR型SVC的响应速度一般在100 ~ 300ms之内。

可控式饱和电抗器铁芯内的磁通有惯性，从空载到额定的变化，一般在秒级以上。

虽然现在也可采取一些措施提高MCR型SVC的响应速度，但一般也很难低于150ms。

低压无功补偿装置的常见类别称谓介绍前言：随着低压无功补偿技术的发展，在传统无功补偿装置的类别上新出现了许多新类别称谓，比如：动态无功补偿装置、滤波补偿装置、复合开关投切补偿装置、可控硅投切无功补偿装置、混合补偿装置等。

这些新类别有的关联、有的排斥，在许多资料中介绍也不统一，造成许多技术人员对这些概念形成误解，甚至影响到对设计图纸的理解执行。

本文依据标准和权威资料，对这些称谓分别予以介绍，和大家共同理解认识这些概念。

一、常见类别称谓的含义1、动态无功补偿装置在GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》的分类中，没有动态无功补偿装置的分类，但规定装置动态响应的时间：采用半导体电子开关或复合开关投切的装置，其动态响应的时间应不大于1S。

在JB/T9663-1999《低压无功功率自动补偿控制器》中，定义“动态无功功率补偿”为：一种延时时间很短（其延时时间一般不大于5S）的无功功率补偿，它主要应用于负载变化较快的场合。

那么，动态无功补偿装置实际上就可理解为：采用半导体电子开关或复合开关投切的无功补偿装置，或采用其它方式投切但延时时间不大于5S的无功补偿装置。

2、滤波补偿装置GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》的分类中，产品按有无抑制谐波或滤波功能分为：无抑制谐波或滤波功能、有抑制谐波功能、有滤波功能。

对有有抑制谐波功能的要求为：装置投入运行不能使系统谐波含量增加；对有滤波功能的要求为：装置投入运行使系统谐波含量减少，且试验中通过适量谐波电流时，系统中的谐波电流应减少至规定值的50%。

可见，滤波补偿装置实际上是一种将系统谐波滤除50%以上的补偿装置。

而其它系统谐波滤除量低于50%，投入运行不使系统谐波含量增加的装置只能是抑波补偿装置。

常见取电抗率为6%、7%、12%、14%的带电抗器的无功补偿装置，无法将系统谐波滤除50%以上，其实质是一种抑波补偿装置。

3、复合开关投切无功补偿装置GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》的分类中，产品按投切电容器的元件划分：机电开关、半导体电子开关、复合开关（机电开关和半导体电子开关的组合体）。

无功补偿装置的分类及特点分析无功补偿装置是一种用于改善电力系统中电力因数的设备，通过补偿无功功率，提高电力系统的效率和稳定性。

本文将对无功补偿装置进行分类，并分析各类装置的特点。

一、静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种常见的补偿装置，主要通过电容器或电感器实现对无功功率的补偿。

根据功能和性能，静态无功补偿装置可以进一步分为以下几类：1. 电容器补偿装置电容器补偿装置主要通过串联或并联连接电容器来补偿无功功率。

它能够快速响应电力系统对无功功率的需求，并具有较高的效率和可靠性。

电容器补偿装置广泛应用于高电压和中电压电力系统中，并具有容量大、造价低等特点。

2. 电感器补偿装置电感器补偿装置通过串联或并联连接电感器来补偿无功功率。

它主要用于低电压电力系统中，能够提供稳定的无功功率支持，并具有稳定性好、响应速度快等特点。

电感器补偿装置常用于电力变电站、电力电容器组等设备中。

二、动态无功补偿装置动态无功补偿装置相对于静态装置来说，具有更快的响应速度和更高的补偿灵活性。

根据其工作原理和特点，动态无功补偿装置可以分为以下几类：1. SVC（静止无功补偿器）SVC是一种通过控制可变电抗器进行无功功率补偿的装置。

它能够根据电力系统的需求实时调整补偿电抗值，并对系统的电压进行调节。

SVC具有高精度、快速响应的特点，广泛应用于电力系统中。

2. STATCOM（静止同步补偿器）STATCOM是一种利用可控开关器件（如IGBT）控制电流的无功补偿装置。

它能够根据电力系统的需求实时地注入或吸收无功功率，以维持电力系统的电压稳定。

STATCOM具有高动态响应能力、低电压谐振等特点，常用于电力变电站和风电场等场合。

3. DSTATCOM（动态同步补偿器）DSTATCOM是一种集动态无功补偿和无功电流过滤功能于一体的设备。

它通过控制其内部的逆变器，能够实现高精度的无功功率补偿，并减少谐波对电力系统的影响。

DSTATCOM广泛应用于工业电力系统和电力变电站等场合。

无功补偿的方案及分析无功补偿是指在电力系统中，由于电感电容等元件的存在，所产生的无功功率需要通过无功补偿装置来进行补偿，以提高电力系统的功率因数。

下面将介绍无功补偿的方案及其分析。

一、无功补偿方案1.静态无功补偿装置（SVC）：SVC是一种采用电力电子技术实现的无功补偿装置，可以通过电容器和电感器的组合实现电力系统的无功调节。

静态无功补偿装置可以实现高速响应、精密补偿的特点，广泛应用于电力系统中。

2.静态同步补偿装置（STATCOM）：STATCOM是一种利用电力电子技术实现的无功补偿装置，通过控制电压的相位和幅值来提供无功功率的调节。

STATCOM具有可调节容量、快速响应、高精度、无接触的优点，可广泛应用于电力系统中。

3.动态无功补偿装置（DSTATCOM）：DSTATCOM是一种通过电力电子技术实现的无功补偿装置，主要用于电力系统中电压暂时性的调节和电力系统的无功稳定。

DSTATCOM可以实现快速响应、精确补偿、动态调节等特点，适用于电力系统中无功补偿的需求。

4.串联无功补偿装置（SVCUPFC）：SVCUPFC是一种通过串联电容和电抗器实现电力系统无功调节的装置。

SVCUPFC可以实现动态调节、可调节容量的特点，适用于电力系统中的无功补偿需求。

二、无功补偿分析1.能够提高电力系统的功率因数：通过无功补偿装置的应用，可以减少电力系统的无功功率损耗，提高电力系统的功率因数，降低电力系统的无功功率流动，提高电力系统的效率和稳定性。

2.能够提高电力系统的电压稳定性：在电力系统中，无功补偿装置可以通过调节电压的相位和幅值，稳定电力系统的电压，减少电力系统中的电压波动，提高电力系统的稳定性。

3.能够提高电力系统的负载能力：通过无功补偿装置的应用，可以有效地调节电力系统中的无功功率，提高电力系统的负载能力，降低电力系统的负载损耗，延长电力设备的使用寿命。

4.能够减少电力设备的故障率：在电力系统中，无功补偿装置可以有效地减少电力设备的负荷压力，提高电力设备的工作环境，降低电力设备的故障率，延长电力设备的使用寿命。

矿用隔爆型动态无功补偿装置（SVG、TSC）原理介绍及优缺点比较一、原理简介1、静止无功发生器SVG（Static Var Generator）SVG的基本原理是，将电压源型逆变器，经过电抗器并联在电网上。

电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分，其中逆变桥由全控型可关断的半导体器件IGBT组成。

BJS-500/1140型SVG原理简图工作中，通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。

通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时高功率因数运行。

上图为SVG原理图，将系统看作一个电压源，SVG可以看作一个可控电压源，连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗元件。

表1给出了SVG三种运行模式的原理说明。

表1 SVG的三种运行模式运行模式波形和相量图说明容性运行模式UI> U s，I L为超前的电流，其幅值可以通过调节U I来连续控制，从而连续调节SVG发出的无功。

感性运行模式UI< U s，I L为滞后的电流。

此时SVG吸收的无功可以连续控制。

SVG在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到越来越广泛的应用，其具有以下重要功用：SVG可以补偿基波无功电流，补偿后功率因数可达到0.95以上，使被补偿网络的线电流下降30%以上，大大减小线路损耗，提升移动变压器带载能力，节能效果明显。

●SVG通过补偿基波无功电流，有效降低被补偿网络的无功突变，减小网络电压波动，抑制闪变，使供电电压更加平稳。

●SVG同时也具有有源滤波功能（APF），可对谐波电流进行补偿，能有效抑制被补偿网络中的5、7、11次谐波。

2、晶闸管投切电容器TSC（Thyristor Switched Capacitor）TSC的基本原理是按照一定的寻优模式，设计多组某次或某几次滤波器，基波下各支路呈容性，分级改变补偿装置的无功出力；滤波器某次谐波下调谐，滤该次谐波。

无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC区别TSC TCR型SVC MCR型SVC SVG吸收无功分级连续连续连续响应时间20ms 20ms100ms 10ms运行范围容性感性到容性感性到容性感性到容性谐波受系统谐波影响大，自身不产生谐波受系统谐波影响大，自身产生大量谐波受系统谐波影响大，自身产生较大量谐波受系统谐波影响小，可抑制系统谐波受系统阻抗影响大大大无损耗小大较大小分相调节能力有限可以不可可以噪声较小较小小体积（同等容量）大大较大小TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。

TCR：晶闸管控制电抗器。

MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。

SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。

SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。

SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。

而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。

静止无功补偿器(SVC) 与静止无功发生器(SVG)有什么异同?静止无功补偿器(SVC)该装置产生无功和滤除谐波是靠其电容和电抗本身的性质产生的。

静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是靠其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。

相关知识静止无功补偿器又称SVC，传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以较静态无功补偿装置。

通常的SVC组成部分为1.固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。

2.固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。

1. 无功冲击对电网和负荷的影响煤矿负荷多为交流传动设备。

且有部分设备如主、副井的铰车，采用交-交变频调速设备或直流调速设备。

铰车属重载起动，无功冲击较大，并伴随大量整数倍和非整数倍的谐波电流产生，功率因数低，给电网供电产生如下问题：1.1 无功冲击产生的不良影响1)使供电母线的电压产生波动，降低机电设备的运行效率。

供电母线电压产生波动时，将使用户的异步电机类负荷转矩随之变化，输入负荷的有功功率下降，影响生产和设备的出力。

2)绞车的快速无功冲击引起母线电压剧烈波动，严重时影响自动化装置的正常工作，闪变对人眼造成刺激，增加疲劳，甚至危及人身安全。

3) 大量无功使系统功率因数较低，浪费大量能源。

1.2 谐波电流对电气设备的危害1) 谐波对旋转电机的影响谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压。

2) 谐波对供电变压器的影响谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降影响绝缘寿命。

3) 谐波对变流装置的影响交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。

4) 谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器，将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。

5) 谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。

6) 谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。

谐波及无功冲击导致的电压波动。

严重影响用户本身及电网用电设备的安全运行，降低了供电电网的电能质量。

特别是电压波动超标，引起供电系统电能质量的变化将会对其他动力负荷产生严重影响，甚至造成其不能正常工作。

必须按电能质量有关标准的规定，应采取综合治理措施。

二. 固定电容补偿2.1固定无功补偿方案是补偿无功功率的常规方法。

装置具有结构简单、经济方便等优点，其补偿无功的容量是设计根据计算的平均负荷大小而确定的，是一个不可调的固定量，通常由电抗器和电容器串联组成，其功能主要是补偿负荷产生的感性无功。

几种无功补偿方案的对比分析荣信电力电子股份有限公司二、补偿方案选择1. 固定并联电容补偿①固定无功补偿方案是补偿无功功率的常规方法。

装置具有结构简单、经济方便等优点，其补偿无功的容量是设计根据计算的平均负荷大小而确定的，是一个不可调的固定量，通常由电抗器和电容器串联组成，其功能主要是补偿负荷产生的感性无功，并对三次谐波有一定的抑制作用。

一般采用机械开关控制电容器的投切，投切时的冲击电流和操作过电压大，易发生谐振，因此不能频繁投切。

由于固定补偿装置的补偿容量不能随负荷而变化，“欠补”和“过补”交替发生，计费方式又为“反转正计”，使得变电所平均功率因数达不到0.9的要求，造成力率罚款，并使供电设备的能力不能充分发挥。

目前我国普遍采用的方案是在变电所设置固定电容并联补偿。

该方案主要问题是在无负荷和轻负荷的区段，过补偿十分突出，投入固定并联补偿电容后，功率因数比不投时还低，无法达到经济功率因数的要求，变电所因功率因数大幅下降，而遭受巨额罚款，固定电容器补偿还会导致空载时电压抬升，反而恶化电压质量。

②从以上分析结论可知，变电所采用固定补偿方案解决不了功率因数问题，不能随负荷的无功波动随机的调节补偿的容性无功，所以不具备抑制谐波和电压波动。

要解决功率因数问题，抑制谐波和电压波动，必须放弃固定补偿方案，寻求新的补偿方案。

2 自动投切并联电容器组并联电容器组是最早就出现的静止型无功补偿方式，因其结构简单等特点而得到了广泛的应用，一般的并联电容器组都是应用在负荷较为平稳的场合，由手工进行投切，每天的投切次数不超过10次。

自动投切并联电容器组则根据系统所需无功自动进行投切操作，其投切次数可达每天数十次，甚至数百次。

其工作特点如下：响应速度刚切除后的电容器组，需待放电完全后才能再次投入，至少需要数十秒以上。

损耗只有并补电容器和串联电抗器产生损耗，因此损耗非常小。

约在0.1%左右。

谐波电流不产生也不滤除谐波电流。

三相不平衡并联补偿电容器组是三相完全平衡的，因此不能改善不平衡度。