電力電子技術(shù)在高壓領(lǐng)域應用概況

1、word電力電子技術(shù)在高壓領(lǐng)域應用概況（一）電力電子技術(shù)在電力傳輸系統(tǒng)與在高壓電器中的應用已十分廣泛，已經(jīng)顯示出它越來越重要的作用。這里所說的高壓應在6KV以上。主要應用領(lǐng)域為：1、高壓交、直流輸電；2、靜止型動態(tài)無功補償裝置SVC;3、高壓電機軟啟動；4、高壓直流電源與高壓變頻；一、高壓交、直流輸電現(xiàn)代電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)等與傳統(tǒng)電力技術(shù)的融合產(chǎn)生了開展前景廣闊的電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)在高壓直流輸電（HVDC）、靜止無功補償器（SVC）等領(lǐng)域已有廣泛的應用。八十年代后期，為了充分利用已有的輸電設(shè)備、有效地控制系統(tǒng)潮流分布、提高對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制能力，提出了靈活交流輸電技術(shù)（

2、FACTS）'并得到了很快開展，F(xiàn)ACTS裝置的目的都是通過利用大功率電力電子器件的快速響應能力，實現(xiàn)對電壓、有功潮流、無功潮流等的平滑控制，從而在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提高系統(tǒng)傳輸功率能力，改善電壓質(zhì)量，達到最大可用性、最小損耗、最小環(huán)境壓力、最小投資和最短的建設(shè)周期的目標。可控用補（TCSC）、新型無功發(fā)生器（STAT）、統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）等工業(yè)樣機相繼投運。九十年代中期，為解決日益突出的電能質(zhì)量問題，國外又提出了定制電力（CustomPower）'技術(shù)，即把電力電子技術(shù)用在配電領(lǐng)域。屬于這類技術(shù)的新型電力設(shè)備，如配電用新型靜止無功補償器（DSTAT）、動態(tài)電壓

3、恢復器（DVR）、靜止開關(guān)（SSB）等也相繼投運。我國對電力電子技術(shù)的研究經(jīng)過40多年的努力，特別是近十多年的迅速開展，在局部領(lǐng)域已經(jīng)初步形成了分析研究、試驗仿真、設(shè)備制造、系統(tǒng)集成的能力，但整體技術(shù)與國際先進水平相比還有較大的差距。我國電網(wǎng)現(xiàn)狀迫切需要上述各項技術(shù)，因為：我國電網(wǎng)面臨的主要問題應該是大幅度提高電網(wǎng)的大容量、遠距離輸電能力。其次，要增強電網(wǎng)的安全可靠性以與改善電能質(zhì)量；再次，經(jīng)濟性和環(huán)境問題。然而，當前要實現(xiàn)大規(guī)模/&電面臨諸多技術(shù)困難；大區(qū)電網(wǎng)強互聯(lián)的格局尚未形1 / 14word成;電網(wǎng)建設(shè)滯后，瓶頸增多，威脅電網(wǎng)安全；取得線路走廊和變電站站址日益困難。這些已成為當

4、前亟待解決的關(guān)鍵問題。電壓穩(wěn)定問題日益突出。以京滬穗電網(wǎng)為例，我國大型負荷中心存在的主要問題是：電廠少，使得動態(tài)無功支撐日益不足；恒定功率負荷遞增，不利于電壓的恢復，從而引起電壓穩(wěn)定問題。全國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，形成總裝機容量超過1.4億千瓦，南北距離超過4600公里的超大規(guī)模同步的交流系統(tǒng)。目前，整個互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定問題比擬突出。聯(lián)網(wǎng)后局部故障（事故）影響X圍擴大，將可能波與鄰近電網(wǎng)，在某些情況下可能誘發(fā)惡性連鎖反響?？赡茉斐烧麄€電網(wǎng)動態(tài)品質(zhì)的惡化。增加了電網(wǎng)運行安全控制的復雜程度。先進電力電子技術(shù)是將大功率電力電子開關(guān)器件的制造技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了有機的融合，已經(jīng)成為超高壓直流輸電

5、、靈活交流輸電、大容量抽水蓄能電站、短路電流限制、節(jié)能降耗等現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)和裝備的核心。它主要包括直流輸電（HVDC）技術(shù)、柔性（靈活）交流輸電（FACTS）和定制電力技術(shù)（CustomPower）?？梢灶A計，這幾項技術(shù)的開展將會導致電力系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化，大幅度提高輸電線路的輸送能力和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平，大大提高系統(tǒng)的可靠性、運行靈活性。1、高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)高壓直流輸電的應用場合歸納以下兩大類：在不同頻率的聯(lián)網(wǎng)、因穩(wěn)定問題而難以采用交流、遠距離電纜輸電等，這些技術(shù)上交流輸電難以實現(xiàn)而只能采用直流輸電的場合。在技術(shù)上兩種輸電方式均能實現(xiàn)，但直流比交流的技術(shù)經(jīng)濟性能好。自1954

6、年瑞典哥特蘭的世界上第一項高壓直流輸電工程投運以來，高壓直流輸電技術(shù)已隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進而飛速開展，直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電與不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。已作為高壓交流輸電技術(shù)的有力補充而在全世界廣泛應用。我國幅員遼闊，西電東送、南北互供的電網(wǎng)開展戰(zhàn)略目前全世界眾多直流輸電工程中具有代表性的工程有：2/14word?巴西伊泰普直流輸電工程（ItaipuHVDCtransmissionproject）,世界上已建成投運的輸電電壓最高（立50kV）、輸送功率最大（6000MW）的直流輸電工程。?魁北克一新英格蘭直

7、流輸電工程（Quebec-NewEnglandHVDCtransmissionproject）,世界上最大的多端（5個換流站）直流輸電工程。我國的直流輸電工程開展迅速，已投入運行的大型工程有：?葛洲壩一某某直流輸電工程（1990年）d500kV,1200MW,1064km。它既是我國第1條長距離大容量高壓直流輸電線路，又是區(qū)域電網(wǎng)直流互聯(lián)工程。中國電力從此進入交直流混合輸電的時代。?三峽一某某直流輸電工程第1條從三峽左岸至某某某某，500kV,3000MW,890km,第2條從三峽右岸至某某地區(qū)，額定容量3GW,額定電壓右00kV,送電距離1000km。?三峽一某某直流輸電工程（2004年）=

8、500kV,3000MW,962km直流輸電已是成熟技術(shù)，造價較高是其與交流輸電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設(shè)備、減少換流站的占地、降低造價的技術(shù)。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)（LightHVDC）,它采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。止匕外，可關(guān)斷的器件組成換流器，由于采用可關(guān)斷的電力電子器件，可以免除換相失敗，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)（海上石油平臺、海島）的供電

9、。輕型直流輸電系統(tǒng)（LightHVDC）應用脈寬調(diào)制技術(shù)進展無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題。今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。2、柔性（靈活）交流輸電（FACTS）技術(shù)隨著電力電子元件單件容量向大功率與高電壓的迅速開展，出現(xiàn)了一類為適應電力系統(tǒng)向遠距離、大容量送電，需要對其參數(shù)實施快速控制的設(shè)備一柔性交流傳輸設(shè)備（FlexibleACTransmissionSystems,簡稱為FACTS）,FACTS技術(shù)的概念問世于20世紀80年代后期，是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，對交流輸電系統(tǒng)的實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)。它是利用大功率

10、電力電子器件的快速響應能力，實現(xiàn)對電壓、阻抗、相位、有功潮流、無功潮流等的平滑控制。在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提高系統(tǒng)傳輸功率能力、增大送電容量，改善電壓質(zhì)量，達到最大可用性、最小損耗的目標。FACTS提高了交流電網(wǎng)運行可控性，增強其抗御事故的能力。FACTS技術(shù)經(jīng)歷了三個開展階段，第一代FACTS技術(shù)，如可控用補（TCSC）、靜止無功補償器（SVC）等是基于自換相的半控器件（如晶閘管）的FACTS裝置，第二代、第三代FACTS裝置都是基于可關(guān)斷器件GTO、IGBT、IGCT等組成的變流器，包括靜止無功發(fā)生器（STAT）、靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）、統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）和相問功率控

11、制器（IPFC）等。據(jù)日本研究，對于跨距150km的輸電系統(tǒng)，熱容量極限為6600MW,常規(guī)送電額定容量為3700MW,裝設(shè)FACTS設(shè)備后，不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，而且可使送電容量增加到4500MW。與新建線路相比，F(xiàn)ACTS設(shè)備投資與安裝費用少，還有利于環(huán)境保護。新研制成功并應用于紐約電力系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換靜止補償器（CSC）,證明FACTS功能已從單個輸電的控制器間接作用于全電網(wǎng)的階段，進入了直接控制多回輸電更有效地作用于全電網(wǎng)階段。如果在三峽升壓變電站和出線上安裝大功率CSC,可瞬時控制向多個方向輸送的功率，從而快速控制大電網(wǎng)。FACTS裝置在未來輸配電系統(tǒng)中抗拒大事故發(fā)生與其連鎖開

12、展中具有更有效的作用。盡管柔性交流輸電技術(shù)已在多個輸電工程中得到應用，并證明了它在提高線路輸送能力、阻尼系統(tǒng)振蕩、快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功、提高系統(tǒng)穩(wěn)定等方面的優(yōu)越性能，但其推廣應用的進展步伐比預期的要慢。主要原因之一是工程造價比常規(guī)的解決方案高，因此，只有在常規(guī)技術(shù)無法解決的情況下，用戶才會求助于FACTS技術(shù);另外，F(xiàn)ACTS技術(shù)還需要進一步完善。目前FACTS技術(shù)的應用還局限于個別工程，如果大規(guī)模應用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術(shù)問題，例如：多個FACTS裝置控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合問題，F(xiàn)ACTS裝置與已有的常規(guī)控制、繼電保護的銜接問題，F(xiàn)ACTS控制納入現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)問題等等。隨

13、著電力電子器件的性能提高和造價降低，以電力電子器件為核心部件的FACTS裝置的造價會降低，在不久的將來會比常規(guī)的輸配電方案更具競爭力。3、定制電力（CustomPower）技術(shù)定制電力是指將電力電子裝置或稱靜態(tài)控制器，用于1kV到35kV的配電系統(tǒng)，以向?qū)﹄娔苜|(zhì)量敏感的用戶所提供的電力達到用戶所需可靠性水平和電能質(zhì)量水平。定制電力設(shè)備（或稱控制器）采用先進的大功率可關(guān)斷電力電子器件（如IGBT、IGCT、IEGT等）和數(shù)字信號處理器（DSP）測控技術(shù)，來實現(xiàn)對供電電壓的動態(tài)調(diào)節(jié)和補償。定制電力技術(shù)（CP,CustomPower）主要用于配電系統(tǒng)故又稱為配電靈活交流輸電（DFACTS）技術(shù)。定制

14、電力技術(shù)所要解決的問題主要是電網(wǎng)中普遍存在的電壓跌落。電能質(zhì)量調(diào)查顯示：在所有配電系統(tǒng)事故中，電壓跌落占70%-80%;而在輸電系統(tǒng)事故中，電壓跌落所占的比例超過96%。定制電力技術(shù)所解決的電能質(zhì)量問題主要源于電力系統(tǒng)故障，其受影響的用戶往往對電能質(zhì)量和供電可靠性較一般用戶有更高的要求。一次電能質(zhì)量事故將導致嚴重的經(jīng)濟損失或重大的社會影響。目前在歐美各國對電壓跌落的關(guān)注程度比其它有關(guān)電能質(zhì)量問題的關(guān)注程度要大得多，在我國，隨著社會經(jīng)濟的開展，電壓跌落和短時斷電的影響也逐漸引起了供電公司、用戶與制造廠商的關(guān)注，特別是在一些高科技園區(qū)、大型醫(yī)院、電信、銀行、軍工和重要的政府部門等。自二十世紀八十年

15、代末，國外便開始了定制電力技術(shù)措施的專題研究，并陸續(xù)地推出了相應的固態(tài)切換開關(guān)（STS）、靜態(tài)電壓調(diào)整器（SVR）、靜態(tài)串聯(lián)補償器（SSC）、配電無功發(fā)生器（DSTAT）等產(chǎn)品化裝置，并進展能量儲存技術(shù)、靜態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)、故障電流限制器、有源濾波與統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）等技術(shù)的研發(fā)和工程示X。這些技術(shù)的應用電壓等級均為6&O1566;35kV。其中，STS的最大短路電流達25kA,響應時間小于1個周波，最大容量達6.9MVA;SSC的響應時間小于1/4周波，最大容量達10MVA,采用電容器或超導儲能；DSTAT的響應時間小于1/4周波，最大容量達20MVA,采用電容儲能。其中應

16、用品閘管閥體為主要部件的串聯(lián)補償（SSC）主要針對源自配電系統(tǒng)的電壓驟降和突升。編后語本文未就對高壓直流電源與高壓變頻進展討論。因高壓直流電源X圍很寬、原理各異，擬另文討論。高壓變頻器就目前來看屬低壓變頻器輸出串聯(lián)，為另一設(shè)計思路。應該說明本文是聚集了假如干相關(guān)報道文章精華，重新編寫的摘要匯編，以便需要者能.目了然，了解概貌。在此順向原報道者致謝！電力電子技術(shù)在高壓領(lǐng)域應用概況（二）一、靜止型動態(tài)無功補償裝置SVC1,當前電網(wǎng)存在的問題6 / 14word隨著現(xiàn)代電力電子設(shè)備和非線性負荷的大量應用，使電網(wǎng)供電質(zhì)量受到嚴重影響，尤其是各種電力電子開關(guān)器件的大量應用和負載的頻繁波動是最主要的干擾源

17、,對電網(wǎng)的穩(wěn)定造成一系列不良影響：功率因數(shù)低，增加電網(wǎng)損耗，降低效率，降低輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；產(chǎn)生的無功沖擊引起電網(wǎng)電壓降低，電壓波動與閃變，甚至電壓崩潰。嚴重時導致傳動裝置與保護裝置無法正常工作甚至停產(chǎn)；導致電網(wǎng)三相不平衡，產(chǎn)生負序電流使電機轉(zhuǎn)子發(fā)生振動；電容器組諧振與諧波電流放大，使電容過負荷或過電壓，甚至燒毀；增加變壓器損耗，引起變壓器發(fā)熱；導致電力設(shè)備發(fā)熱，電機力矩不穩(wěn)甚至損壞；加速電力設(shè)備絕緣老化，易擊穿；2,靜止型動態(tài)無功補償裝置SVC結(jié)構(gòu)與功能針對上述問題，世界各國目前普遍采用TCR型靜止型動態(tài)無功補償裝置SVC,用以消除無功沖擊，濾除高次諧波，平衡三相電網(wǎng)。SVC（StaticV

18、arpensator）由晶閘管控制電抗器（TCR）和無源濾波器（FC）構(gòu)成，是一種并聯(lián)連接于電網(wǎng)當中，根據(jù)負荷的工作狀態(tài)快速、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功功率的補償裝置。主要功能是提高輸電線路供電穩(wěn)定性，抑制電壓波動、閃變，濾除高次諧波，改善功率因數(shù)、改善三相不平衡。如圖1所示，無源濾波器FC裝置和TCR裝置并聯(lián)接入電力系統(tǒng)中。FC濾波器組主要由電力電容器、用聯(lián)電抗器、放電線圈、避雷器、刀閘、電流互感器、6/14word斷路器等主要一次元件組成。根據(jù)不同的負載情況設(shè)計成假如干條LC濾波器。其中用聯(lián)電抗器與電容器申聯(lián)諧振于特定諧波頻率，對特定諧波呈現(xiàn)低阻，實現(xiàn)諧波濾除功能。同時，對50Hz工頻呈現(xiàn)容性，在S

19、VC系統(tǒng)中提供容性無功。TCR支路主要由相控電抗器、穿墻套管、避雷器、晶閘管閥組、刀閘、斷路器、線電流互感器、相電流互感器等主要一次元件組成。TCR采用三角形接線，其中每相電抗器分裂成兩個，分別位于閥組兩側(cè)，可減小相控電抗器短路時的短路電流。品閘管閥組可受控改變流過相控電抗器的電流，實現(xiàn)調(diào)節(jié)TCR電流的作用。品閘管閥組作為TCR的核心部件，其快速開斷能力是實現(xiàn)快速動態(tài)調(diào)節(jié)無功的根底。在所有一次設(shè)備中，具結(jié)構(gòu)也最為復雜，是TCR核心技術(shù)之一。品閘管閥組由晶閘管元件、品閘管電子板等組成。晶閘管電子板也被稱為TE板，實現(xiàn)電光電觸發(fā)方式。SVC控制系統(tǒng)與閥組的聯(lián)結(jié)采用光纖方式，可有效隔離上下電位，減少

20、閥組對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的傳導性干擾。TCR裝置跟隨負載的變化快速調(diào)整與相控電抗器連接的晶閘管導通角，通過改變晶閘管導通角的大小使相控電抗器輸出大小可調(diào)的感性無功功率，來維持或控制功率因數(shù)為1或其它設(shè)定值?？刂圃砉奖硎鋈缦拢贺撦d所需的無功功率+TCR提供的無功功率一FC提供的無功功率=0(設(shè)定常數(shù))。二、高壓大功率靜止無功發(fā)生器SVG作為無功補償領(lǐng)域白另一重要分支，SVG是當前世界上最先進也是最復雜的補償技術(shù)產(chǎn)品，在響應速度、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、降低系統(tǒng)損耗、增加傳輸能力、提高瞬變電壓極限、降低諧波和減少占地面積等多方面具有更加優(yōu)越的性能。由于區(qū)域電網(wǎng)的容量越來越大，這就要求補償裝置的容量也相應增大。

21、在幾百MVA級的無功補償系統(tǒng)中，常用的方案是將SVG與SVC相結(jié)合，充分發(fā)揮SVG的快速特性和SVC的穩(wěn)態(tài)性能，使系統(tǒng)在補償特性、造價、可靠性等方面達到最優(yōu)。1, SVG(STATCOM)原理SVG是當今無功補償領(lǐng)域最新技術(shù)的代表。SVG并聯(lián)于電網(wǎng)中，相當于一個可變的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償系統(tǒng)所需無功功率。由于SVG的響應速度極快，所以又稱為靜止同步補償器(StaticSynchronouspensator,簡稱STAT)。SVG的根本原理（見圖2）是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)

22、橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?, SVG的功能目前最理想的方案就是采用SVG,用以提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加輸電能力，消除無功沖擊，濾除諧波，平衡三相電網(wǎng)。提高線路輸電穩(wěn)定性在長距離輸電線路上安裝SVG裝置，不但可以在正常運行狀態(tài)下補償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障情況下提供與時的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性對于負荷中心而言，由于負載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定

23、事故。而SVG具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負荷側(cè)電壓，提高負荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗電力系統(tǒng)中的大量負荷，如異步電動機、電弧爐、軋機以與大容量的整流設(shè)備等，在運行中需要大量的無功；同時，輸配電網(wǎng)絡中的變壓器、線路阻抗等也會產(chǎn)生一定的無功，導致系統(tǒng)功率因數(shù)降低。對電力系統(tǒng)而言，負荷的低功率因數(shù)會增加供電線路的能量損耗和電壓降落，降低了電壓質(zhì)量。同時，無功也會導致發(fā)電、輸電、供電設(shè)備的利用率降低；對于電力用戶而言，低功率因數(shù)會增加電費支出，加大生產(chǎn)本錢。抑制電壓波動和閃變電壓波動和閃變主要是負荷的急劇變化引起的。負荷的急劇變化會導致負荷電

24、流產(chǎn)生對應的劇烈波動，劇烈波動的電流使系統(tǒng)電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網(wǎng)電壓閃變。引起電壓閃變的典型負荷有電弧爐、軋鋼機、電力機車等。SVG能夠快速地提供變化的無功電流，以補償負荷變化引起的電壓波動和閃變現(xiàn)象。目前，抑制電壓波動和閃變的最優(yōu)方案是采用SVG。抑制三相不平衡配電網(wǎng)中存在著大量的三相不平衡負載，典型的如電力機車牽引負荷和交流電弧爐等。同時，線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會導致電壓不平衡問題的產(chǎn)生。SVG能夠快速地補償由于負載不平衡所產(chǎn)生的負序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。面向電網(wǎng)應用多種補償功能抑制系統(tǒng)振蕩，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，為電網(wǎng)

25、安全保駕護航。由于區(qū)域電網(wǎng)的容量越來越大，這就要求補償裝置的容量也相應增大。在幾百MVA級的無功補償系統(tǒng)中，常用的方案是將SVG與SVC相結(jié)合，充分發(fā)揮SVG的快速特性和SVC的穩(wěn)態(tài)性能，使系統(tǒng)在補償特性、造價、可靠性等方面達到最優(yōu)。3, SVG-優(yōu)勢SVG是目前最為先進的無功補償技術(shù)，基于電壓源型變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：響應速度更快SVG響應時間：05ms傳統(tǒng)靜補裝置響應時間：>10msSVG可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功

26、功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響應速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償。電壓閃變抑制能力更強SVC對電壓閃變的抑制最大可達2:1,SVG對電壓閃變的才制可以達到5:1,甚至更高。SVC受到響應速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG由于響應速度極快，增大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。運行X圍更寬SVG能夠在額定感性到額定容性的X圍內(nèi)工作，所以比SVC的運行X圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，SVG還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。補償功能多樣化SVG不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負荷諧波電流、負序電流

27、等電能質(zhì)量問題進展綜合補償。諧波含量極低SVG采用了PWM技術(shù)、三電平技術(shù)和多重化技術(shù)，不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低，還能夠?qū)ω撦d的諧波和無功進展補償，實現(xiàn)有源濾波的功能，真正做到多功能化。(6)占地面積小由于無需高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件，SVG的占地面積通常只有一樣容量SVC的50%。編后語本文未就對高壓直流電源與高壓變頻進展討論。因高壓直流電源X圍很寬、原理各異，擬另文討論。高壓變頻器就目前來看屬低壓變頻器輸出串聯(lián)，為另一設(shè)計思路。應該說明本文是聚集了假如干相關(guān)報道文章精華，重新編寫的摘要匯編，以便需要者能.目了然，了解概貌。在此順向原報道者致謝！電力電子技術(shù)在高壓領(lǐng)域應用概況（

28、三）四、高壓電機軟起動1,中、高壓（610kV）電機常用的起動方法交流電動機是在各種領(lǐng)域中應用最為廣泛的電動機，為解決交流電動機在起動過程中對電網(wǎng)、機械的沖擊，人們采取過很多方法，傳統(tǒng)的有用電阻起動、用電抗器起動、星一角轉(zhuǎn)換起動、自耦降壓起動、變頻起動等。用品閘管控制的電機軟起動裝置是利用品閘管反并聯(lián)、調(diào)節(jié)品閘管的導通角達到交流調(diào)壓的目的，為解決在空載和輕載時交流異步電動機功率因數(shù)過低的問題，此技術(shù)得到了應用。后來又引入電流反響技術(shù)，使該項控制水平大幅度提高，得到廣泛的采用。2,電機軟起動的好處可減小對電網(wǎng)的沖擊，可降低變壓器的容量普通鼠籠式電動機在空載全壓直接起動時，起動電流會達到額定電流的

29、57倍。當電動機容量相對較大時，該起動電流將引起電網(wǎng)電壓急劇下降。采用軟起動后起動電流可降為額定電流的1.53倍，可大大降低電網(wǎng)電壓的波動率?？蓽p小對電機的傷害，延長電機壽命電動機直接全壓起動時的大電流在電機定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，引起電機故障。軟起動時的電動力是其四分之一?？梢娦Ч欠浅Ｃ黠@的。電動機直接全壓起動時的大電流會使定轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生大量的焦耳熱。燒損繞組絕緣，降低電機壽命。軟起動可以大大降低發(fā)熱量。提高電機壽命。電機直接全壓起動時，會產(chǎn)生操作過電壓，在最不利的情況下過電壓會達到額定電壓的5倍，這對電機絕緣將造成極大的傷害。可減小對機械的傷害，延長機械壽命軟起動時電機緩

30、慢加速，力矩逐步加大，有利于潤滑油脂的充分到位，還免除了干磨現(xiàn)象。這些都極大程度地減小了對電機的傷害，有利于提高機械設(shè)備的壽命。3,晶閘管的耐壓問題在高壓電機軟啟動中使用的晶閘管也因單只品閘管耐壓不夠要串聯(lián)運行，有如上述TCR中晶閘管閥組那樣。當品閘管的額定電壓小于實際要求時，可以用兩個以上同型號器件相串聯(lián)。理想串聯(lián)希望各器件承受電壓相等，但實際上因器件特性之間的差異，一般都會存在電壓分配不均勻的問題。串聯(lián)的器件流過的漏電流總是一樣的，但由于靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件所承受的電壓是不等的。承受的電壓高的器件將首先達到轉(zhuǎn)折電壓而導通，使另一個器件承當全部電壓也導通，兩個器件都失去控制作用。同理

31、，反向時，因伏安特性不同而不均壓，可能使其中一個器件先反向擊穿，另一個隨之擊穿。這種由于器件靜態(tài)特性不同而造成的均壓問題稱為靜態(tài)不均壓問題。為達到靜態(tài)均壓，首先應選擇參數(shù)和特性盡量一致的器件，此外可以采用電阻均壓。由于器件動態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓稱為動態(tài)不均壓。為達到動態(tài)均壓，同樣首先應選擇動態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的器件，另外，還可以用RC并聯(lián)支路做動態(tài)均壓。對于晶閘管來講，采用門極強脈沖觸發(fā)可以顯著減少器件開通時間上的差異。4,軟起動裝置性能的比擬目前國內(nèi)外的中高壓軟起動產(chǎn)品主要有兩種，一種為應用高壓變頻器軟起動另一種應用可控硅做軟起動，在此筆者簡要的介紹一下兩種裝置的性能。高壓變頻器

32、軟起動變頻器裝置主要是用在交流電機的調(diào)速上，具有明顯的節(jié)能效果。如果把變頻裝置用來做軟起動，在整個起動過程中電機不會有過流現(xiàn)象，對起動轉(zhuǎn)矩大的負載，具有很好的起動性能。但對于起動轉(zhuǎn)矩小的，這一優(yōu)點如此表現(xiàn)不出來。晶閘管軟起動此種方法有兩種結(jié)構(gòu)，一是將品閘管直接串聯(lián)應用(3a)、二是開關(guān)變壓器技術(shù)(3b),此兩種方式主電路形式如下：圖3a中電路清晰結(jié)構(gòu)簡單，但存在元件參數(shù)一致性要求與輸出諧波問題，雖有占地空間較小的優(yōu)勢但安全穩(wěn)定性堪憂。圖3b中電路結(jié)構(gòu)很清晰，與a相比雖有占地空間稍大問題，但不存在參數(shù)一致性要求也不存在輸出諧波污染問題，安全穩(wěn)定。就目前電力電子器件的情況來說b更有技術(shù)優(yōu)勢，但隨著電力電子技術(shù)不斷的升級改良，在軟起動領(lǐng)域中3b最終將被3a所取代。五、品閘管閥組