关于动态无功补偿SVC的简介.ppt

1、关于动态无功补偿（SVC）的简介,无功补偿基本原理,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，这些感性负载在实际运行中，均需向电源索取滞后无功，实现能量的转换，带动设备做功。为了补偿这部分滞后的消耗，比较普遍的方法是电容器并联补偿方式。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，减少了电网电源无功负担。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。 等效电路如图所是：,图中A点为电容安装点。R1、l1、R2、I2为系统的等效集中参数，Zf为负载，C为补偿电容，I为电源总电流，Ic为电容电流,

2、If为负载电流。电容器在交流电路中，流过其支路的电流超前于电压，正好和负载相反。同时，电容器、电感均为储能元件，他们正好互补，能量相互转换。因此，仅需少量的吸取电源的能量就可实现做功的需要。补偿后电源的负载能力可以提高： 系统的功率因数也可以提高：,SVC 工作原理,SVC是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关，实现快速、频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC 的显著特点是能快速, 连续地对波动性负荷进行补偿, 有效地抑制系统电压波动和闪变, 同时滤除系统中的高次谐波, 并通过分相调整并改善系统的三相平衡度。 下面以TCR型SVC为例， 介绍其工作原理如 右图所示：

3、,TCR：晶闸管相控的电抗器,上图为TCR + FC 型静补装置运行原理图。图中FC 回路的C 为固定值, 所以超前的无功功率Q C 为固定值, 当负载滞后且其无功功率Q F 变化时, 可以通过调整可控硅的导通角控制滞后无功功率QL, 使SVC总的无功输 出QZ= Q C- QL 发生变化。当负荷Q F 增大时, TCR 产生的无功功率QL 减 少; 当负载Q F 减小时, TCR 产生的无功功率QL 增加。即不管负载的无功功率如何变化,总要使由系统供给的无功功率Q S= Q F+ QL - QC 近似等于常数, 以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变。 TCR 基波等效电纳为: 式中: 晶

4、闸管触发角 L 电抗器电感 系统基波角频率,由于 TCR与FC 是并联的，因此整个SVC 的等效电纳为：,从上式可以看出， SVC的等效电纳也是晶闸管触发角的连续函数，通过改变晶闸管的触发角，就可以连续的改变SVC的等效电纳。,SVC装置的类型,静止无功补偿装置一般专使用晶闸管的无功补偿设备，主要有三种类型：一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置（SR: Saturated Reactor）;第二类是晶闸管控制电抗器（TCR: Thyristor control Reactor）、晶闸管投切电容器（TSC: Thyristor Switch Capacitor）,这两种装置统称为SVC（Sta

5、tic Var compensator）; 第三类是采用自换相变流技术的静止无功补偿装置高级静止无功发生器ASVG（ASVG: Advanced Static Var Generator）。以下分别作介绍： （1）具有饱和电抗器的无功补偿装置（SR） 饱和电抗器分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种，相应的无功补偿装置也就分为两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是依靠电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。,但是由于这种装置中的饱和电抗器造

6、价高，约为一般电抗器的4倍，并且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态，铁心损耗大，另外这种装置还有振动和噪声，而且调整时间长，动态补偿速度慢，由于具有这些缺点，所有饱和电抗器的静止无功补偿器目前应用的比较少。 （2）晶闸管控制电抗器（TCR）两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，其单相原理图如图所示。其三相多接成三角形， 这样的电路并入到电网中相当于 交流调压器电路接电感性负载， 此电路的有效移相范围为90 180。当触发角90时， 晶闸管全导通，导通角180 ，此时电抗器吸收的无功电流最大。,根据触发角与补偿器等效导纳之间的关系式： 由上式可知。增大触发角即可增大补偿器的等效导纳，这样就会减小补偿

7、电流中的基波分量，所以通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的效果。 由于单独的TCR只能吸收无功功率，而不能发出无功功率，为了解决此问题，可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。构成静止无功补偿器 （TCRFC）。这种具有TCR型的补偿器反应速度快，灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用最为广泛。,其中,（3）晶闸管投切电容器（TSC） 为了解决电容器组频繁投切的问题，TSC装置应运而生。其单相原理图如图所示。两个反并联的晶闸管只是将电容器并入电网或从电网中断开，串联的小电抗器用于抑制电容器投入电网运行时可能产生的冲击电流。TSC的关键技术问题是投切

8、电容器时刻的选取。经过多年的分析与 实验研究，其最佳投切时间是晶闸 管两端的电压为零的时刻，即电容 器两端电压等于电源电压的时刻。 此时投切电容器，电路的冲击电流 为零。这种补偿装置为了保证更好 的投切电容器，必须对电容器预先 充电，充电结束之后再投入电容 器。,TSC补偿器可以很好的补偿系统所需的无功功率，如果级数分得足够细化，基本上可以实现无级调节。但TSC对于抑制冲击负荷引起的电压闪变，单靠电容器投入电网的电容量的变化进行调节是不够的，所以TSC装置一般与电感相并联，其典型设备是TSCTCR补偿器。这种补偿器均采用三角形连接，以电容器作分级粗调，以电感作相控细调，三次谐波不能流入电网，同

9、时又设有5次谐波滤波器，大大减小了谐波。,ASVG根据直流侧采用电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型两种，如图所示。图示的原理图为电压型补偿器， 如果将直流侧的电容器 用电抗器代替，交流侧 的串联电感用并联电容 代替，则为电流型的 ASVG。,（4）新型静止无功发生器（ASVG）,原理: 控制器从电网采集所需电量，通过AD转换为数字量，计算出需要补偿的功率，然后转换为IGBT桥控制信号，由控制器发出高速切换的PWM信号来控制IGBT桥的开关，从而为负荷提供无功和谐波功率，变压器无需再提供负荷所需要的无功和谐波功率。装置可以理解为一种功率源，它可以提供负荷所需要的无功和谐波功率，

10、达到清洁电网、降低损耗、提高电能质量的目标。,国内生产SVC 的部分厂家信息保定三伊电力电子有限公司,低压动态无功补偿装置(TSC-SYII),柜内结构图,控制器,TSC-SYII主要设备构成 1.晶闸管(投切电容器) 2.电抗器(抑制谐波) 3.电容器(补偿功率因数) TSC-SYII无功补偿装置技术规范 相数及频率：单相或三相 投切级数：3级，7级，10级（也可根据客户需要设计其它等级） 额定容量：30-5000kVar并可根据用户需要定做，柱上式和柜机式两种机型可供选择 环境温度：-10C45C 环境湿度：相对湿度不大于85% 海拔高度：不超过2000米,开平市莱福电气设备有限公司,XJ

11、D1 型系列 XJD1 型系列无功功率动态补偿柜是一种快速补偿装置，它采用微机动态补偿控制容性无触点开关投切电容器，并根据负载无功的变化，自动快速地调节无功功率的输出，使系统无功功率得到快速补偿。其功能原理为：无功动补控制器通过对电网无功电流的快速检测，以无功电流为取样物理量，经比较判断而以编码工作方式发出无触点开关的通断信号，进行投切控制。具备断电记忆功能、人机对话功能、手动仅动切换功能，以及较强的抗干扰能力、自检能力和超前、滞后、过压指示。容性无触点开关主电路采用晶闸管模块，由其它电子组件构成触发电路、同步电路及控制电路，与控制器的控制信号采用光隔离。当控制器发出投切信号时，电路使晶闸管导

12、通或截止，从而投入或切除相应的电容器。,技术特点： 电容器投入过程无涌流冲击，无操作过电压，电容器切除过程无电弧重燃，整机使用寿命长，维修量小；动态响应时间为20ms， 可在电容器切除后放电至任何电压下再次投入，可频繁投切，可分相补偿。可配红外采集和远传装置，同时可用于谐波分量较大场所。 主要用途: 无功功率动态补偿装置是农网、城网改造建设中低压无功补偿的首选产品，更广泛适用于工矿、医疗、科研、企业、油田、煤矿、港口、居民小区、公用设施等需要低压无功快速补偿的电力用户。其户外型无功动态补偿装置还可以用于对变压器低压侧和较大的动力设备进行就地补偿。,产品主要技术性能 设有工频过电压保护； 设有瞬

13、态过电压保护； 设有缺相保护； 设有短路保护； 动态响应时间不大于20ms-1s（可调）； 电容投入零涌流； 工作制为长期； 控制方式采用编码式投切。,北京三得普华科技有限公司,PJKF系列低压无功补偿设备 PJKF系列低压动态无功补偿装置的控制器采用高性能工业SOC芯片，实现人机接口、控制策略、投切管理以及保护的一体化硬件设计，大幅提高了控制器的可靠性与稳定性。 主要有三种类型：TSC型 、 TSF型 、 MCR型,中国电力科学研究院电力电子公司,控制器,柜内结构图,JKLT系列 该装置根据低压配电系统内负荷的无功功率和电网电压控制晶闸管投切电容器，补偿负荷所需的无功功率，改善功率因数， 降

14、低网损，抑制电压波动、提高电能质量。通过串联一定的电抗，还可以起到补偿功率因数和滤除谐波的双重作用。 主要用于电力系统城乡电网、农网配电变低压侧、箱式变低压侧；冶金、铁路、石油、机械、港口、煤矿及其它工矿企业需要进行无功补偿的低压电力用户；生活区配电室；低功率因数和谐波源用户。,技术特点,1. 采用双向反并联晶闸管，实现过零投切，无冲击、无涌流和过电压，不引入暂态和谐波 2. 16位单片机全数字化控制器 3. 进口晶闸管模块 4. 在线参数设置 5. 在线综合测量，实时监测负荷V、I、P、Q、 COS 及投切级数 6. 开关频率高、寿命长、响应迅速 7. 断电自动恢复 8. 过压/欠压保护 9

15、. 过流保护：快速熔断器 10. 能够与配电自动化接口,主要技术指标,1. 运行环境温度： -40+60C 2. 海拔高度： =2000m 3. 上电延时： 5s 4. 单级最大容量： 60kvar 5. 最大控制级数： 9级 6. 动态响应时间： =20ms 7. 投切延时： 0999s，可根据用户要求设定 8. 大气条件： 温度为+25C时，相对温度短时可达99%,深圳市波宏电力滤波设备有限公司,低压电网动态无功补偿及滤波装置(TSC型SVC),产品简介：,该装置采用TSC技术，将动态无功补偿，滤波功能熔为一体，可以快速跟随负荷变化，有效抑制电压波动。 技术参数：型 号：TSC-H-A额定

16、电压：400V, 525V, 660V, 720V, 960V额定容量：100-900kvar/每支路额定频率：50Hz/60Hz控制方式：过零触发或峰值触发，DC12V响应速度：20ms保 护：过流，速断，过电压，低电压，零序，谐波超限通信接口：RS485 应用范围： 轧钢厂，煤矿，化工，中频炉，地铁，机械厂，风电场，泵站，港口，汽车厂，会展场馆，写字楼,SVC是一种由电容器和各种类型的电抗器组成的无功补偿装置，用电子开关来实现无功功率的快速平滑控制。SVC的应用可以分为2个方面：系统补偿和负荷补偿。 当作为系统补偿时，他的作用主要有：维持输电线路上节点的电压，减小线路上因为功率流动变化造成

17、的电压波动，并提高输电线路有功功率的传输容量和电网的静态稳定性；在网络故障情况下，快速稳定电压，维持线路输电能力，提高电网的暂态稳定性；增加系统的阻尼，抑制电网的功率振荡；在输电线路末端进行无功功率补偿和电压支持，提高电压稳定性等等。 当作为负荷补偿时，SVC的作用有：抑制负荷变化造成的电压波动和闪变；补偿负荷所需要的无功电流，改善功率因数，优化电网的能量流动；补偿有功和无功负荷的不平衡。,SVC的主要作用及其在国内的应用范围,远距离电力传输 全球电力目前正在趋向于大功率电网，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，SVC可以明显提高电力系统输配电性能，这已在世界范围内得到

18、了广泛的证明，即当在不同的电网条件下，为保证一个平衡的电压时，可以在电网的一处或多处适合的位置上安装SVC系统，以如下目的：稳定弱系统电压减少传输损耗增加传输能力，使现有电网发挥最大效率提高瞬变稳态极限增加小干扰下的阻尼增强电压控制及稳定性阻尼功率震荡。,SVC动态补偿装置应用举例,电弧炉 电弧炉做为非线性及无规律负荷接入电网，将会对电网产生一系列不良影响，其中主要问题是致电网严重三相不平衡，产生负序电流产生高次谐波，其中普遍存在如2、4偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更为复杂化存在严重的电压闪变，功率因数低。 彻底解决上述问题的方法是用户必须安装具有快速响应速度的动态无

19、功补偿器（SVC）。 SVC系统响应时间小于20ms，完全可以满足严格的技术要求，向电弧炉快速提供无功电且稳定母线电网电压，增加冶金有功功率的输出，提高生产效率，并且最大限度的降低闪变的影响SVC具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相不平衡，滤波装置可以消除有害的高次谐波并向系统提供容性无功来提高功率因数。,轧机及其他大型电机对称负载 引起电网电压降及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率使功率因数降低负载的传动装置中会产生有害高次谐波，主要是以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频，会使电压产生严重畸变。 安装SVC系统可以完美的解决上述问题，保持母线电压平稳，无谐波

20、干扰，功率因接近1。,城市二级变电站（66kv/10kv） 在区域电网中，一般采用分级投切电容器组的方式来补偿系统无功，改善功率因数，这种方式只能向系统提供容性无功，并且不能随负载变化而实现快速精确调节，在保证母线功率因数的同时，容易造成向系统倒送无功，抬高母线电压，危害用电设备及系统稳定性。 SVC系统可以快速精确的进行容性及感性无功补偿，使SVC在稳定母线电压、提高功率因数的同彻底、方便地解决了无功倒送的问题。并且，安装新的SVC系统时，可以充分利用原有的固定电容器组，只需增加晶闸管相控电抗器（TCR）部分即可，用最少的投资取得最佳的效果，成为改善区域供电质量的最有效方法。,电力机车供电

21、电力机车运输方式在保护环境的同时也对电网造成了严重的“污染”，因电力机车为单相供电种单相负荷就造成了供电网的严重三相不平衡及低的功率因数，目前世界各国解决这一问题的唯一途就是在铁路沿线适当位置安装SVC系统，通过SVC的分相快速补偿功能来平衡三相电网，并通过滤波来提高功率因数。,莱钢集团公司 莱钢50吨交流电弧炉为典型的非线性冲击负荷，产生27次为主的各次谐波分量，引起供电系统电流和电压畸变，冶炼过程伴随的无功功率冲击，导致供电母线电压波动和闪变,三相电极不对称短路,引起负序电流和产生负序电压。 采用TCR型SVC装置投运后，经电能质量测试表明：莱钢三降压站110kV母线电压总畸变率大大降低，满足国标要求；110kV总进线各次谐波电流值大大降低；母线电压三相不平衡度和电压短时闪变值有了很大改善；110kV总进线功率因数大大提高。冶炼档位从12档升至16档，每炉钢的冶炼时间缩短68分钟，每天炼钢从24炉提高到27炉，为企业节能增效创造了直接经济效益。,唐钢集团公司TCR型SVC工程 唐钢的负荷为2台150吨LF精炼炉和轧机，产生27次为主的各次谐波分量，引起供电系统电流和电压畸变，冶炼过程伴随的无功功率冲击，导致供电母线电压波动和闪变,三相电极不对称短路,引起负序电流和产生负序电压。 该工程设计方案是在35kV LF炉母线（I段）装设一套