關(guān)于動態(tài)無功補(bǔ)償SVC的簡介.ppt

1、關(guān)于動態(tài)無功補(bǔ)償（SVC）的簡介,無功補(bǔ)償基本原理,電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，這些感性負(fù)載在實(shí)際運(yùn)行中，均需向電源索取滯后無功，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，帶動設(shè)備做功。為了補(bǔ)償這部分滯后的消耗，比較普遍的方法是電容器并聯(lián)補(bǔ)償方式。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源無功負(fù)擔(dān)。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償。 等效電路如圖所是：,圖中A點(diǎn)為電容安裝點(diǎn)。R1、l1、R2、I2為系統(tǒng)的等效集中參數(shù)，Zf為負(fù)載，C為補(bǔ)償電容，I為電源總電流，Ic為電容電流,

2、If為負(fù)載電流。電容器在交流電路中，流過其支路的電流超前于電壓，正好和負(fù)載相反。同時(shí)，電容器、電感均為儲能元件，他們正好互補(bǔ)，能量相互轉(zhuǎn)換。因此，僅需少量的吸取電源的能量就可實(shí)現(xiàn)做功的需要。補(bǔ)償后電源的負(fù)載能力可以提高： 系統(tǒng)的功率因數(shù)也可以提高：,SVC 工作原理,SVC是用以晶閘管為基本元件的固態(tài)開關(guān)替代了電氣開關(guān)，實(shí)現(xiàn)快速、頻繁地以控制電抗器和電容器的方式改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。SVC 的顯著特點(diǎn)是能快速, 連續(xù)地對波動性負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償, 有效地抑制系統(tǒng)電壓波動和閃變, 同時(shí)濾除系統(tǒng)中的高次諧波, 并通過分相調(diào)整并改善系統(tǒng)的三相平衡度。 下面以TCR型SVC為例， 介紹其工作原理如 右圖所示：

3、,TCR：晶閘管相控的電抗器,上圖為TCR + FC 型靜補(bǔ)裝置運(yùn)行原理圖。圖中FC 回路的C 為固定值, 所以超前的無功功率Q C 為固定值, 當(dāng)負(fù)載滯后且其無功功率Q F 變化時(shí), 可以通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角控制滯后無功功率QL, 使SVC總的無功輸 出QZ= Q C- QL 發(fā)生變化。當(dāng)負(fù)荷Q F 增大時(shí), TCR 產(chǎn)生的無功功率QL 減 少; 當(dāng)負(fù)載Q F 減小時(shí), TCR 產(chǎn)生的無功功率QL 增加。即不管負(fù)載的無功功率如何變化,總要使由系統(tǒng)供給的無功功率Q S= Q F+ QL - QC 近似等于常數(shù), 以抑制負(fù)載波動所造成的系統(tǒng)電壓波動和閃變。 TCR 基波等效電納為: 式中: 晶

4、閘管觸發(fā)角 L 電抗器電感 系統(tǒng)基波角頻率,由于 TCR與FC 是并聯(lián)的，因此整個(gè)SVC 的等效電納為：,從上式可以看出， SVC的等效電納也是晶閘管觸發(fā)角的連續(xù)函數(shù)，通過改變晶閘管的觸發(fā)角，就可以連續(xù)的改變SVC的等效電納。,SVC裝置的類型,靜止無功補(bǔ)償裝置一般專使用晶閘管的無功補(bǔ)償設(shè)備，主要有三種類型：一類是具有飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置（SR: Saturated Reactor）;第二類是晶閘管控制電抗器（TCR: Thyristor control Reactor）、晶閘管投切電容器（TSC: Thyristor Switch Capacitor）,這兩種裝置統(tǒng)稱為SVC（Sta

5、tic Var compensator）; 第三類是采用自換相變流技術(shù)的靜止無功補(bǔ)償裝置高級靜止無功發(fā)生器ASVG（ASVG: Advanced Static Var Generator）。以下分別作介紹： （1）具有飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置（SR） 飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置也就分為兩種。具有自飽和電抗器的無功補(bǔ)償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來控制發(fā)出或吸收無功功率的大小?？煽仫柡碗娍蛊魍ㄟ^改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進(jìn)一步控制無功電流的大小。,但是由于這種裝置中的飽和電抗器造

6、價(jià)高，約為一般電抗器的4倍，并且電抗器的硅鋼片長期處于飽和狀態(tài)，鐵心損耗大，另外這種裝置還有振動和噪聲，而且調(diào)整時(shí)間長，動態(tài)補(bǔ)償速度慢，由于具有這些缺點(diǎn)，所有飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償器目前應(yīng)用的比較少。 （2）晶閘管控制電抗器（TCR）兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管與一個(gè)電抗器相串聯(lián)，其單相原理圖如圖所示。其三相多接成三角形， 這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當(dāng)于 交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù)載， 此電路的有效移相范圍為90 180。當(dāng)觸發(fā)角90時(shí)， 晶閘管全導(dǎo)通，導(dǎo)通角180 ，此時(shí)電抗器吸收的無功電流最大。,根據(jù)觸發(fā)角與補(bǔ)償器等效導(dǎo)納之間的關(guān)系式： 由上式可知。增大觸發(fā)角即可增大補(bǔ)償器的等效導(dǎo)納，這樣就會減小補(bǔ)償

7、電流中的基波分量，所以通過調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補(bǔ)償器所吸收的無功分量，達(dá)到調(diào)整無功功率的效果。 由于單獨(dú)的TCR只能吸收無功功率，而不能發(fā)出無功功率，為了解決此問題，可以將并聯(lián)電容器與TCR配合使用構(gòu)成無功補(bǔ)償器。構(gòu)成靜止無功補(bǔ)償器 （TCRFC）。這種具有TCR型的補(bǔ)償器反應(yīng)速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。,其中,（3）晶閘管投切電容器（TSC） 為了解決電容器組頻繁投切的問題，TSC裝置應(yīng)運(yùn)而生。其單相原理圖如圖所示。兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的沖擊電流。TSC的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切

8、電容器時(shí)刻的選取。經(jīng)過多年的分析與 實(shí)驗(yàn)研究，其最佳投切時(shí)間是晶閘 管兩端的電壓為零的時(shí)刻，即電容 器兩端電壓等于電源電壓的時(shí)刻。 此時(shí)投切電容器，電路的沖擊電流 為零。這種補(bǔ)償裝置為了保證更好 的投切電容器，必須對電容器預(yù)先 充電，充電結(jié)束之后再投入電容 器。,TSC補(bǔ)償器可以很好的補(bǔ)償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級數(shù)分得足夠細(xì)化，基本上可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。但TSC對于抑制沖擊負(fù)荷引起的電壓閃變，單靠電容器投入電網(wǎng)的電容量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)是不夠的，所以TSC裝置一般與電感相并聯(lián)，其典型設(shè)備是TSCTCR補(bǔ)償器。這種補(bǔ)償器均采用三角形連接，以電容器作分級粗調(diào)，以電感作相控細(xì)調(diào)，三次諧波不能流入電網(wǎng)，同

9、時(shí)又設(shè)有5次諧波濾波器，大大減小了諧波。,ASVG根據(jù)直流側(cè)采用電容和電感兩種不同的儲能元件，可以分為電壓型和電流型兩種，如圖所示。圖示的原理圖為電壓型補(bǔ)償器， 如果將直流側(cè)的電容器 用電抗器代替，交流側(cè) 的串聯(lián)電感用并聯(lián)電容 代替，則為電流型的 ASVG。,（4）新型靜止無功發(fā)生器（ASVG）,原理: 控制器從電網(wǎng)采集所需電量，通過AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)墓β?，然后轉(zhuǎn)換為IGBT橋控制信號，由控制器發(fā)出高速切換的PWM信號來控制IGBT橋的開關(guān)，從而為負(fù)荷提供無功和諧波功率，變壓器無需再提供負(fù)荷所需要的無功和諧波功率。裝置可以理解為一種功率源，它可以提供負(fù)荷所需要的無功和諧波功率，

10、達(dá)到清潔電網(wǎng)、降低損耗、提高電能質(zhì)量的目標(biāo)。,國內(nèi)生產(chǎn)SVC 的部分廠家信息保定三伊電力電子有限公司,低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(TSC-SYII),柜內(nèi)結(jié)構(gòu)圖,控制器,TSC-SYII主要設(shè)備構(gòu)成 1.晶閘管(投切電容器) 2.電抗器(抑制諧波) 3.電容器(補(bǔ)償功率因數(shù)) TSC-SYII無功補(bǔ)償裝置技術(shù)規(guī)范 相數(shù)及頻率：單相或三相 投切級數(shù)：3級，7級，10級（也可根據(jù)客戶需要設(shè)計(jì)其它等級） 額定容量：30-5000kVar并可根據(jù)用戶需要定做，柱上式和柜機(jī)式兩種機(jī)型可供選擇 環(huán)境溫度：-10C45C 環(huán)境濕度：相對濕度不大于85% 海拔高度：不超過2000米,開平市萊福電氣設(shè)備有限公司,XJ

11、D1 型系列 XJD1 型系列無功功率動態(tài)補(bǔ)償柜是一種快速補(bǔ)償裝置，它采用微機(jī)動態(tài)補(bǔ)償控制容性無觸點(diǎn)開關(guān)投切電容器，并根據(jù)負(fù)載無功的變化，自動快速地調(diào)節(jié)無功功率的輸出，使系統(tǒng)無功功率得到快速補(bǔ)償。其功能原理為：無功動補(bǔ)控制器通過對電網(wǎng)無功電流的快速檢測，以無功電流為取樣物理量，經(jīng)比較判斷而以編碼工作方式發(fā)出無觸點(diǎn)開關(guān)的通斷信號，進(jìn)行投切控制。具備斷電記憶功能、人機(jī)對話功能、手動僅動切換功能，以及較強(qiáng)的抗干擾能力、自檢能力和超前、滯后、過壓指示。容性無觸點(diǎn)開關(guān)主電路采用晶閘管模塊，由其它電子組件構(gòu)成觸發(fā)電路、同步電路及控制電路，與控制器的控制信號采用光隔離。當(dāng)控制器發(fā)出投切信號時(shí)，電路使晶閘管導(dǎo)

12、通或截止，從而投入或切除相應(yīng)的電容器。,技術(shù)特點(diǎn)： 電容器投入過程無涌流沖擊，無操作過電壓，電容器切除過程無電弧重燃，整機(jī)使用壽命長，維修量??；動態(tài)響應(yīng)時(shí)間為20ms， 可在電容器切除后放電至任何電壓下再次投入，可頻繁投切，可分相補(bǔ)償?？膳浼t外采集和遠(yuǎn)傳裝置，同時(shí)可用于諧波分量較大場所。 主要用途: 無功功率動態(tài)補(bǔ)償裝置是農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)改造建設(shè)中低壓無功補(bǔ)償?shù)氖走x產(chǎn)品，更廣泛適用于工礦、醫(yī)療、科研、企業(yè)、油田、煤礦、港口、居民小區(qū)、公用設(shè)施等需要低壓無功快速補(bǔ)償?shù)碾娏τ脩?。其戶外型無功動態(tài)補(bǔ)償裝置還可以用于對變壓器低壓側(cè)和較大的動力設(shè)備進(jìn)行就地補(bǔ)償。,產(chǎn)品主要技術(shù)性能 設(shè)有工頻過電壓保護(hù)； 設(shè)有瞬

13、態(tài)過電壓保護(hù)； 設(shè)有缺相保護(hù)； 設(shè)有短路保護(hù)； 動態(tài)響應(yīng)時(shí)間不大于20ms-1s（可調(diào)）； 電容投入零涌流； 工作制為長期； 控制方式采用編碼式投切。,北京三得普華科技有限公司,PJKF系列低壓無功補(bǔ)償設(shè)備 PJKF系列低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的控制器采用高性能工業(yè)SOC芯片，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口、控制策略、投切管理以及保護(hù)的一體化硬件設(shè)計(jì)，大幅提高了控制器的可靠性與穩(wěn)定性。 主要有三種類型：TSC型 、 TSF型 、 MCR型,中國電力科學(xué)研究院電力電子公司,控制器,柜內(nèi)結(jié)構(gòu)圖,JKLT系列 該裝置根據(jù)低壓配電系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的無功功率和電網(wǎng)電壓控制晶閘管投切電容器，補(bǔ)償負(fù)荷所需的無功功率，改善功率因數(shù)， 降

14、低網(wǎng)損，抑制電壓波動、提高電能質(zhì)量。通過串聯(lián)一定的電抗，還可以起到補(bǔ)償功率因數(shù)和濾除諧波的雙重作用。 主要用于電力系統(tǒng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)配電變低壓側(cè)、箱式變低壓側(cè)；冶金、鐵路、石油、機(jī)械、港口、煤礦及其它工礦企業(yè)需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娏τ脩?；生活區(qū)配電室；低功率因數(shù)和諧波源用戶。,技術(shù)特點(diǎn),1. 采用雙向反并聯(lián)晶閘管，實(shí)現(xiàn)過零投切，無沖擊、無涌流和過電壓，不引入暫態(tài)和諧波 2. 16位單片機(jī)全數(shù)字化控制器 3. 進(jìn)口晶閘管模塊 4. 在線參數(shù)設(shè)置 5. 在線綜合測量，實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)荷V、I、P、Q、 COS 及投切級數(shù) 6. 開關(guān)頻率高、壽命長、響應(yīng)迅速 7. 斷電自動恢復(fù) 8. 過壓/欠壓保護(hù) 9

15、. 過流保護(hù)：快速熔斷器 10. 能夠與配電自動化接口,主要技術(shù)指標(biāo),1. 運(yùn)行環(huán)境溫度： -40+60C 2. 海拔高度： =2000m 3. 上電延時(shí)： 5s 4. 單級最大容量： 60kvar 5. 最大控制級數(shù)： 9級 6. 動態(tài)響應(yīng)時(shí)間： =20ms 7. 投切延時(shí)： 0999s，可根據(jù)用戶要求設(shè)定 8. 大氣條件： 溫度為+25C時(shí)，相對溫度短時(shí)可達(dá)99%,深圳市波宏電力濾波設(shè)備有限公司,低壓電網(wǎng)動態(tài)無功補(bǔ)償及濾波裝置(TSC型SVC),產(chǎn)品簡介：,該裝置采用TSC技術(shù)，將動態(tài)無功補(bǔ)償，濾波功能熔為一體，可以快速跟隨負(fù)荷變化，有效抑制電壓波動。 技術(shù)參數(shù)：型 號：TSC-H-A額定

16、電壓：400V, 525V, 660V, 720V, 960V額定容量：100-900kvar/每支路額定頻率：50Hz/60Hz控制方式：過零觸發(fā)或峰值觸發(fā)，DC12V響應(yīng)速度：20ms保 護(hù)：過流，速斷，過電壓，低電壓，零序，諧波超限通信接口：RS485 應(yīng)用范圍： 軋鋼廠，煤礦，化工，中頻爐，地鐵，機(jī)械廠，風(fēng)電場，泵站，港口，汽車廠，會展場館，寫字樓,SVC是一種由電容器和各種類型的電抗器組成的無功補(bǔ)償裝置，用電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)無功功率的快速平滑控制。SVC的應(yīng)用可以分為2個(gè)方面：系統(tǒng)補(bǔ)償和負(fù)荷補(bǔ)償。 當(dāng)作為系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)，他的作用主要有：維持輸電線路上節(jié)點(diǎn)的電壓，減小線路上因?yàn)楣β柿鲃幼兓斐?/p>

17、的電壓波動，并提高輸電線路有功功率的傳輸容量和電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性；在網(wǎng)絡(luò)故障情況下，快速穩(wěn)定電壓，維持線路輸電能力，提高電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；增加系統(tǒng)的阻尼，抑制電網(wǎng)的功率振蕩；在輸電線路末端進(jìn)行無功功率補(bǔ)償和電壓支持，提高電壓穩(wěn)定性等等。 當(dāng)作為負(fù)荷補(bǔ)償時(shí)，SVC的作用有：抑制負(fù)荷變化造成的電壓波動和閃變；補(bǔ)償負(fù)荷所需要的無功電流，改善功率因數(shù)，優(yōu)化電網(wǎng)的能量流動；補(bǔ)償有功和無功負(fù)荷的不平衡。,SVC的主要作用及其在國內(nèi)的應(yīng)用范圍,遠(yuǎn)距離電力傳輸 全球電力目前正在趨向于大功率電網(wǎng)，長距離輸電，高能量消耗，同時(shí)也迫使輸配電系統(tǒng)不得不更加有效，SVC可以明顯提高電力系統(tǒng)輸配電性能，這已在世界范圍內(nèi)得到

18、了廣泛的證明，即當(dāng)在不同的電網(wǎng)條件下，為保證一個(gè)平衡的電壓時(shí)，可以在電網(wǎng)的一處或多處適合的位置上安裝SVC系統(tǒng)，以如下目的：穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓減少傳輸損耗增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大效率提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限增加小干擾下的阻尼增強(qiáng)電壓控制及穩(wěn)定性阻尼功率震蕩。,SVC動態(tài)補(bǔ)償裝置應(yīng)用舉例,電弧爐 電弧爐做為非線性及無規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng)，將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要問題是致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如2、4偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更為復(fù)雜化存在嚴(yán)重的電壓閃變，功率因數(shù)低。 徹底解決上述問題的方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的動態(tài)無

19、功補(bǔ)償器（SVC）。 SVC系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于20ms，完全可以滿足嚴(yán)格的技術(shù)要求，向電弧爐快速提供無功電且穩(wěn)定母線電網(wǎng)電壓，增加冶金有功功率的輸出，提高生產(chǎn)效率，并且最大限度的降低閃變的影響SVC具有的分相補(bǔ)償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡，濾波裝置可以消除有害的高次諧波并向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。,軋機(jī)及其他大型電機(jī)對稱負(fù)載 引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴(yán)重時(shí)使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率使功率因數(shù)降低負(fù)載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻，會使電壓產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。 安裝SVC系統(tǒng)可以完美的解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波

20、干擾，功率因接近1。,城市二級變電站（66kv/10kv） 在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載變化而實(shí)現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時(shí)，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。 SVC系統(tǒng)可以快速精確的進(jìn)行容性及感性無功補(bǔ)償，使SVC在穩(wěn)定母線電壓、提高功率因數(shù)的同徹底、方便地解決了無功倒送的問題。并且，安裝新的SVC系統(tǒng)時(shí)，可以充分利用原有的固定電容器組，只需增加晶閘管相控電抗器（TCR）部分即可，用最少的投資取得最佳的效果，成為改善區(qū)域供電質(zhì)量的最有效方法。,電力機(jī)車供電

21、電力機(jī)車運(yùn)輸方式在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)也對電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的“污染”，因電力機(jī)車為單相供電種單相負(fù)荷就造成了供電網(wǎng)的嚴(yán)重三相不平衡及低的功率因數(shù)，目前世界各國解決這一問題的唯一途就是在鐵路沿線適當(dāng)位置安裝SVC系統(tǒng)，通過SVC的分相快速補(bǔ)償功能來平衡三相電網(wǎng)，并通過濾波來提高功率因數(shù)。,萊鋼集團(tuán)公司 萊鋼50噸交流電弧爐為典型的非線性沖擊負(fù)荷，產(chǎn)生27次為主的各次諧波分量，引起供電系統(tǒng)電流和電壓畸變，冶煉過程伴隨的無功功率沖擊，導(dǎo)致供電母線電壓波動和閃變,三相電極不對稱短路,引起負(fù)序電流和產(chǎn)生負(fù)序電壓。 采用TCR型SVC裝置投運(yùn)后，經(jīng)電能質(zhì)量測試表明：萊鋼三降壓站110kV母線電壓總畸變率大大降低，滿足國標(biāo)要求；110kV總進(jìn)線各次諧波電流值大大降低；母線電壓三相不平衡度和電壓短時(shí)閃變值有了很大改善；110kV總進(jìn)線功率因數(shù)大大提高。冶煉檔位從12檔升至16檔，每爐鋼的冶煉時(shí)間縮短68分鐘，每天煉鋼從24爐提高到27爐，為企業(yè)節(jié)能增效創(chuàng)造了直接經(jīng)濟(jì)效益。,唐鋼集團(tuán)公司TCR型SVC工程 唐鋼的負(fù)荷為2臺150噸LF精煉爐和軋機(jī)，產(chǎn)生27次為主的各次諧波分量，引起供電系統(tǒng)電流和電壓畸變，冶煉過程伴隨的無功功率沖擊，導(dǎo)致供電母線電壓波動和閃變,三相電極不對稱短路,引起負(fù)序電流和產(chǎn)生負(fù)序電壓。 該工程設(shè)計(jì)方案是在35kV LF爐母線（I段）裝設(shè)一套