SVG学习专题.doc

SVG专题1.三相电电压波形 三相交流电波形图如上正弦波的周期为360度，三根正弦曲线的起点分别是0度、120度、240度就是了。在交流电路中，电容电流超前电压90度；而电感电流将滞后电压90度。 若 C与L串联，将流过同一个电流，但电容电压和电感电压将相差180度，两个电压将部分或全部抵消。其总电压将小于某一个元件上的电压。 若 C与L并联，两端将是同一个电压，但电容电流和电感电流将相差180度，两个电流将部分或全部抵消。其总电流将小于某一个元件中的电流举例电感电压超前电流90，是指相位超前，设通过线圈的电流为i=Imsin(t+),那么，电感电压为u=Ldi/dt=LImcos(t+)=LImsin(t+/2),正弦sin(t+/2)的相位比正弦sin(t+)超前/2，也就是说，sin(t+/2)的变化比sin(t+)超前四分之一周期，用具体的数据来说明，-为了方便讨论，设初相位=0，-例如，时间t=0时，sin(t+)=sint=0，经过四分之一周期后，即t=T/4之后，sint=1，而sin(t+/2)=sin(t+/2)在t=0时就已经是等于1了，可见，sin(t+/2)比sin(t+)超前了四分之一周期，也即相位超前了90。-于是，电感电压u不能不能 比电流i相位超前90。2.三相交流电的有功功率P=3U线I线CosP=3U相I相Cos对于星形接法：U线3U相， I线I相对于角形接法：U线U相， I线3I相这些公式肯定你很熟悉，关键是要理解清楚测得（或给出）的电流、电压是线或相的问题。在实际三相负荷电路中，由于负荷外部电源测量的方便，如果是星形接法，电压一般是指线电压，如果是角形接法，电流一般是指线电流，因此均用第一个计算公式（根号3倍）。如果有特殊情况，均为相电压和相电流，那么必须用第二个计算公式了（3倍关系）3.电力系统中无功功率的产生有些电气设备，例如电动机，为了使电动机旋转，需要在定子中产生磁场，为产生磁场而消耗的功率称为无功功率。变压器必须产生磁场，才能在次级产生感应电压，一次变压器也要消耗无功功率。无功功率仅仅是在完成电能与磁能之间的转换，并不对外做功，也不消耗燃料或其他形式的能量，因此称为无功功率。但无功功率与有功功率同样重要，没有无功功率，电动机就不能旋转，变压器也不能变压，也就没有有功功率！ 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。4.无功补偿的原理电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。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，这就是无功补偿。5.功率因数取决于电压和电流之间的相位关系如果电压和电流同相位，则功率因数为1反之电压和电流之间的相位差越大（-90度+90度之间），功率因数小。6.SVG的原理SV G 的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上, 适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位, 或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流, 实现动态无功补偿的目的。在平衡的三相电路中, 不论负荷的功率因数如何, 三相瞬时功率的和是一定的, 在任何时刻都是等于三相总的有功功率。因此总的来看, 在三相电路的电源和负载之间没有无功能量的来回往返, 各相的无功能量是在相之间来回往返的。所以, 如果能用某种方法将三相各部分无功能量统一起来处理, 使三相电路电源和负载间没有无功能量的传递, 在总的负载侧就无需设置无功储能元件, 三相桥式变流电路实际上就具有这种将三相总的统一处理的特点。实际上, 考虑到变流电路吸收的电流并不只含基波, 其谐波的存在也多少会造成总体来看有少许无功能量在电源与SV G 之间往返; 所以, 为了维持桥式变流电路的正常工作, 其直流侧仍需要一定大小的电感或电容作为储能元件, 但所需储能元件的容量远比SV G 所能提供的无功容量要小。而对SVC 装置, 其所需储能元件的容量至少要等于其所提供的无功功率的容量, 因此, SV G 中储能元件的积和成本比同容量的SVC 大大减小。SV G 分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型, 其电路基本结构如图1 所示, 直流侧分别采用的是电容和电感这两种不同的储能元件。电压型桥式电路, 还需再串联上连接电抗器才能并入电网; 电流型桥式电路, 还需在交流侧并联上吸收换相产生的过电压的电容器; 实际上, 由于运行效率的原因, 迄今投入实用的SV G大都采用电压型桥式电路, 因此SV G 往往专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置。SV G 正常工作时就是通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压, 就象一个电压型逆变器, 只不过其交流侧输出接的不是无源负载, 而是电网。因此, 当仅考虑基波频率时, SV G 可以等效地视为幅值和相位均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器连接到电网上。所以, SV G 的工作原理就可以用图2a) 所录的单相等效电路图来说明。设电网电压和SV G 输出的交流电压分别用相量US 和UI 表示, 则连接电抗X 上的电压UL 即为US 和UI 的相量差, 而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是SV G 从电网吸收的电流I 。因此, 改变SV G 交流侧输出电压UI 的幅值及其相当于US的相位, 就可以改变连接电抗上的电压, 从而控制SV G 从电网吸收电流的相位和幅值, 也就控制了SV G 吸收无功功率的性质和大小。a) 在图2a) 的等效电路中, 将连接电抗器视为纯电感, 没有考虑其损耗以及变流器的损耗,因此不必从电网吸收有功能量。在这种情况下,只需使UI 与US 同相, 仅改变UI 的幅值大小即可以控制SV G 从电网吸收的电流I 是超前还是滞后90, 并且能控制该电流的大小。如图2b) 所示, 当UI 大于US 时, 电流超前90, SV G 吸收容性的无功功率; 当UI 小于US 时, 电流滞后电压90, SV G 吸收感性的无功功率, 从而达到动态控制无功功率并进行补偿的目的。7.SVG与SVC的区别 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。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。无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC区别TCR型SVCMCR型SVCSVG吸收无功连续连续连续响应时间20ms100ms10ms运行范围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无损耗大较大小分相调节能力可以不可可以噪声较小小体积（同等容量）大较大小附：在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小, 无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。无功补偿的意义： 补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。 减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos=0.8增加到cos=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。 降低线损，由公式%=（1-cos/cos）100%得出其中cos为补偿后的功率因数，cos为补偿前的功率因数则： coscos，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。 电网中常用的无功补偿方式包括： 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。 加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。 确定无功补偿容量时，应注意以下两点： 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿 就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式： 因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。 有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。 无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：QU0式中：Q-无功补偿容量（kvar）；U-电动机的额定电压（V）；0-电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变