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1、关于静止无功补偿器原理和研究 摘要:本文分析了各种静止无功补偿技术的原理、优点、缺点以及其在电力系统中的应用情况。关键词:电能质量;静止无功补偿(SVC);节能效果中图分类号：F407.61文献标识码：A1静止无功补偿器的分类1.1SR型SVC饱和电抗器分为自饱和电抗器和可控饱和电抗2种,相应的无功补偿装置也分为2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,它利用铁心滞后相位无功功率随端电压升降而增减的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小,主要由二-三柱式或三-三柱式自饱和电抗器、斜率
2、校正电容器、旁路阻尼滤波器以及并联电容器组成。SR型静止无功补偿器在正常运行范围内输出特性是线性的,其输出特性可以通过调节抽头位置和投切并联电容器来改变。自饱和电抗器的动态响应很快:在无斜率校正时响应时间小于lms;在斜率校正不考虑旁路滤波器影响时响应时间也达10~20ms;在经斜率校正电容器和旁路滤波器后,最快动态响应时间将减缓到1~2个周波。1.2TCR型SVC4该装置主要由高阻抗变压器(或降压变压器,降压变压器一次绕组连接成三角形,可以使晶闸管相控电抗器在不同导通状况下产生的三次谐波成分不流入系统)、电容器组(
3、兼作滤波器)、晶闸管阀和调节器4个部分组成。动态补偿回路由电感L与2个反并联的晶闸管相串联组成,这2个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行。2个反并联的晶闸管与1个电抗器相串联,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,该电路的有效移相范围为90b~180b。当触发角A=90b时,晶闸管全导通,导通角D=180b,此时电抗器吸收的无功电流最大。由触发角与补偿器等效导纳之间的关系式BL=BLmax(D-sinD)/P和BLmax=1/XL可知,增大触发角即可增大补偿器的等效导纳,这样就会
4、减小补偿电流中的基波分量,故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,从而达到调整无功功率的目的。1.3TSC型SVC为了解决电容器组频繁投切的问题,TSC装置应运而生。它由降压变压器、电容器组、晶闸管阀和调节器构成。2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用于三相电网中可以是三角形连接,也可以是星形连接(一般对称网络采用星形连接,负荷不对称网络采用三角形连接),4不论是星形还是三角形连接都采用电容器分组投切。TSC的关键技
5、术问题是投切电容器时刻的选取。经过工程技术人员多年的分析与试验研究,得到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)。为了更好地投切电容器,必须对电容器预先充电,充电结束之后再投入电容器。1.4高级静止无功发生器(ASVG)随着电力电子技术的进一步发展,特别是利用变流器进行无功补偿的理论提出以来,逐步出现了应用变流技术进行动态无功补偿的静止补偿器。该装置通过将自换相桥式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上。ASVG根据直流侧采用电容和电
6、感2种不同的储能元件,可以分为电压型和电流型2种,无论是电压型还是电流型ASVG,其动态补偿原理是相同的。当逆变器脉宽恒定时,调节逆变器输出电压及系统电压之间的夹角D就可以调节无功功率及逆变器直流侧电容电压UC,同时,调节夹角D和逆变器脉宽,就可以在保持UC恒定的情况下,发出或吸收所需的无功功率。2静止无功补偿器的补偿原理TCR型SVC由并联电容器组(或滤波器组)和可控硅控制的电抗器组成。TCR型SVC与一般并图4TCR的接线图联电容器补偿装置不同的是能够跟踪电网或负荷的波动无功进行随机性实时补偿,从而维持电压稳定。
7、QL4为负荷无功负荷曲线;QR为SVC中电抗器吸收的无功功率曲线,其随QL成反比例变化;QC为SVC中固定电容器组(或滤波器组)提供的无功功率曲线;QR-QC为SVC输出的无功功率曲线,与QL成反比变化,即实现随机性实时补偿。系统的无功功率QS=QL+QR-QC。由于电容器C的容量为固定值,所以超前的无功功率QC为固定值,当负载滞后而无功功率QR变化时,可以连续控制滞后无功功率QR,使得(QC-QR)变化。例如,当QL增大时,则晶闸管控制的电抗器消耗的无功功率QR减小,而QL减小时,则QR增大。即不管负荷的无功功率Q
8、L如何变化,总要使得系统提供的无功功率QS=QL+QR-QC为一常数,以限制电压的闪变。用以控制QR的可变电抗器是由电抗器与各相反并联连接的晶闸管组成,利用晶闸管的相位控制来改变电抗器的电流大小,以达到连续调节电抗器的电抗无功功率QR的目的。相位控制角度可从90b改变到180°，使得QR(基波)从100%变化到零。相位角90°时吸收的感性无功最
