津市电网无功补偿与效益概述

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1、津市电网无功补偿与效益概述第1章绪论1.1本文研究背景及意义电压（频率，波形）作为电能质量的一个重要指标，关系着电力系统是否能够安全而经济地运行，它既是用户安全生产也是产品高质量的重要保证。电压质量的提高最基本条件是保证电力系统的无功平衡，由于大多数网络元件和负荷都消耗着无功功率，这就需要及时而有效的对系统进行无功补偿。这样在保证电压质量的同时，也确保了电力系统稳定而安全的运行，有效的降低了线损，充分提高了电力系统的经济效益。电力系统无功功率优化主要目的是通过合理调节无功设备来实现运行状态的优化，降低系统的有功损耗，提高电压质量，增强系统的

2、稳定性[1,2]。电压与无功控制在电力系统中的重要性越来越为人们所重视。由于系统中无功功率不足引起的电压水平降低，这就需要合理地在系统中设置无功补偿点同时确定其容量。这也就要求在满足电源容量的要求的同时还要满足其经济的要求来设置无功补偿电源的分布，使电力系统的无功功率呈现最优分布。即让系统中的有功功率（线路）损耗降到最小。近年来电力市场加入了竞争机制，电力行业取得了很大的进步，高的供电质量和稳定的运行系统已成为电力公司发展的主要倾向，由此电压控制和无功补偿也倍受其关注[3]。电网中的电压质量水平密切关系着无功功率状况的好坏；无功功率在电源端

3、经过线路与变压器最后到达负荷端，会产生大量电压损耗，系统所产生的无功功率直接决定了高压线路的损耗与变压器的损耗；长距离的输送，会导致中间环节更多，最后引发电压大幅度下降，负载端的电压变得很低。合理地分配无功电源，尽量让无功功率遵循就近平衡的原则，这样既能提高电压质量的水平，也能减少电力系统中有功功率所产生的损耗。现代电力系统中，由于负载的不对称，并向大功率冲击型和非线性转变，电力系统中存在存在着大量有功功率和无功功率[4~6]。.1.2静止无功补偿器的国内外发展状况1967年，第一批静止补偿装置在英国制成以后，受到世界各国的广泛重视，西德、

4、美国、瑞士、瑞典、苏联等国竞先研制，大力推广，使得静止补偿装置比调相机具有更大的竞争力，国际上几个大的电气公司如瑞士的勃朗．鲍威利公司(BBC)，瑞典通用电气公司(ATA)，美国的通用电气公司(GE)及西屋公司，日本的富士公司等均发展了不同类型的静补技术[14~18]。根据提供无功的性质和方式而言，静补装置又分为六种组合方式，固定电容、固定感性、可变容性、可变感性、固定容性+可变感性、可变容性+可变感性；对可变感性又分为直流励磁饱和电抗器(DCMSR)，相控阀调节电抗器(TCR或相控阀高阻抗变压器)及自饱和电抗器(SR)；高压可控硅元件问世

5、以来，取代了有触点开关，为实现感性或容性无功的连续可控调节提供了简便、可靠、灵活的技术[19,20]。目前国际上几个主要的产品形式有FC2TCR(固定容性+可变感性)，电感调节有用可控高阻抗变压器、自饱和电抗器、直流偏磁电抗器的[21,22]。在国外，系统的无功补偿主要用静补装置和电容器，并积累了广泛的运行经验，取得了良好的效果。..第2章静止无功补偿器的工作原理与拓扑结构2.1SVC拓扑结构晶闸管型SVC装置相比于其它的补偿装置具有精度高、补偿的容量大和调节平滑等优点。尤其近10年来，市场对其的需求量不断地提高，随着电力电子行业的突飞猛进

6、，SVC的结构已经发展得越来越成熟，现今的主流拓扑结构便是：TCR、TSC、TCR+TSC、TCR+PF和TCR+FC等[43~47]。如图2.2a）所示为TCR的单相电路结构图，电抗器与两个反并联的晶闸管相串联。TCR用三角形连接接入三相电网，可以使3n次谐波得到彻底消除[48]，如图2.2b）所示。从图中可以看出电抗器分成两个部分串联在晶闸管的两端，这样可以有效的防止晶闸管在电路发生短路时承受电压太大而发生损坏。如图2.3所示，TSC一般采用Y型连接，并联在电网中，电路中电容器与两个反并联的晶闸管相串联，为降低过电压引起的暂态电流分量，

7、将小型电抗器串接在TSC的支路上[49]。电感值的选取规则如下：LC支路谐振频率应为4~5倍的系统额定频率。这样才能保证TSC的正常工作，既不会产生谐振谐波还能抑制过电压。支路中的小电感除了防止过电压的产生，还可以和与之串联的电容器组成滤波器，能滤除TCR内的某次谐波。2.2TCR特性分析TCR既可单独使用也可与其它补偿装置结合使用，尤其现今对无功补偿器的要求越来越高，SVC既需要在滞后功率因数范围内进行调节又能在超前区域内调节，并且其控制效果必须平稳、快速和连续，TCR通常都与FC和TSC组合使用。如图2.5所示为TCR基本结构图，其基本

8、结构由电抗器与两个反并联晶闸管T1和T2相串联[50~53]。电路中晶闸管的两端通过的是交流电压，如果在Us正半波给T2加触发脉冲时，T1导通；在Us负半波给T2加触发脉冲时，T