无功补偿5.14课件

无功补偿2015.05.15无功补偿原理（一）系统中各种无功源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值常见无功源：发电机、同步调相机、静电电容器、静止电抗器无功电源出力=系统负荷需求无功+无功损耗（变压器、线损）电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡无功补偿作用（二）减少电能损耗

无功补偿作用（二）行波差动保护增加设备输电能力

无功补偿作用（二）提高电力系统稳定性电网中任何情况下都要求无功电源大于无功负荷，要有储备。根据实际运行资料，无功功率的储备容量必须达到最大无功负荷的7%~8%以上。无功功率不仅要作全网平衡，而且各个地区也要平衡。且均要有储备容量，才能保证电网的稳定运行。无功补偿设备（三）电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静电电容器。FACTS元件SVC，STATCOM以及UPFC也可以进行无功补偿。发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：1.发电机无功补偿设备（三）在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；同步调相机相当于空载运行的同步发电机。它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的（50%～65%）)，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。2.调相机无功补偿设备（三）4.并联电抗器是感性无功负荷而不是电源，在高压电网中用以吸收轻载和空载线路的过剩感性无功。对高压远距离输电可以提高输送能力，降低过电压等。12TCR支路由电抗器与两个背靠背连接的晶闸管相串联构成。通过控制晶闸管的触发延迟角，可以控制每个周波内电感L接入系统的时间长短，从而改变TCR的等值电抗。将电流进行傅里叶分解，其基波分量的幅值为负号说明TCR的基波电流落后于电压90°为纯感性电流。TCR支路的等值基波电抗为由此可见，TCR支路的等值基波电抗是导通角或者触发角的函数。调整触发角可以平滑地调整并联到系统中的等值电抗。2、TCR的工作原理及数学模型

14SVC向系统注入的无功功率为可见当时，SVC向系统注入的无功功率可以连续平滑地调节。为了扩大SVC的调节范围，根据补偿容量的需要，一个SVC中可以采用多个TSC支路。SVC的等值阻抗为SVC的等值伏安特性由TCR和TSC组合而成。由上式可见，在从0增加到的过程中，XSVC将从容性最大值连续地变为感性最大值。3、SVC的工作原理及数学模型

15考虑了SVC伏安特性如下所示

在电力系统稳定性分析和控制问题中，SVC可以看成并联在系统中的一个可变电纳，其电纳值由SVC的控制器决定。在实际应用中，还应该注意其电抗器、电容器的容量配置、控制策略、调整的灵活性、装置自身的保护、谐波的消除等问题。166.STATCOM无功补偿设备（三）STATCOM也称为静止无功发生器（SVG），其功能与SVC基本相同，但是运行范围更宽、调节速度更快。STATCOM等效为一个可调的电压源，采用全控器件GTO控制该电压源的幅值和相位来改变向电网输送无功功率的大小。STATCOM的原理接线图如上图所示。由电容器、全控型阀元件GTO和二极管构成。由电力电子学可知，STATCOM实际上为一个自换相的电压型三相全桥逆变器。17STATCOM通过变压器并入系统，其等效连接图a如下所示。图中，STATCOM的输出等效成可控电压源，系统视作理想电压源。电抗X为变压器漏抗，电阻R反映STATCOM引起的有功损耗和变压器铜耗。图b和图c分别给出了R为零和R不等于零时，STATCOM输出无功功率和吸收无功功率时的稳态向量图。18很明显，当时，电流从STATCOM流向系统，向系统输出感性无功功率，STATCOM工作于容性区；反之，工作于感性区。当二者相等时，系统与STATCOM之间的电流为0，不交换无功功率。可见，通过控制的大小就可以连续调节STATCOM发出或吸收的无功功率。对于STATCOM，由于直流侧电压是电容器的充电电压而不是直流电源，所以，一般不通过改变直流电压来调整输出电压而是采用移相调压或脉宽调制。若保持脉宽不变只调整相位角即可改变STATCOM向系统输出的无功功率，同时电容电压将随之改变；若同时调整脉宽和相位角则可以使电容电压保持常数而只调整无功功率。20UPFC工作原理用下图来说明图4-30a所示为电压调节功能，当