浅谈SVC的原理及作用

论文名称：浅谈SVC的原理及作用学院：电工学院专业：电气信息类年级：10级任课教师：邹晓松老师姓名：贾俊梅学号：1008040192浅谈SVC的原理及作用贾俊梅（贵州大学，贵州省贵阳市550025）摘要：现代工业系统中，诸如交流电弧炉、电气化铁路、大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。这类负荷的特点是有功功率与无功功率随时间作快速变化，由于其非线性和不平衡的用电特性，使供电电网的电压波形发生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，而且向系统注入大量的谐波，对电网的电能质量构成了严重的威胁。近年发展起来的静止型无功补偿装置(StaticVarCompensation，以下简称SVC)[1]，是一种快速调节无功功率的装置，已成功地应用于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。这种装置在调节快速性、功能多样性、工作可靠性以及投资和运行费用的经济性等方面都比同步调相机有明显的优点，取得了较好的技术经济效益，因而在国内外得到较快的发展与实际应用。关键词：静止补偿器，静止无功发生器和吸收器，无功补偿，SVCTheprincipleandfunctionofSVCJiaJunmei(GuizhouUniversity,GuizhouProvinceGuiyangCity,550025)Abstract:themodernindustrialsystem,nonlinearloadsuchasarcfurnace,electricrailway,largerollingmillsaredynamicchanges.Characteristicsofthistypeofloadistheactivepowerandreactivepowerwithnotimeforrapidchange,becauseofitsnonlinearandunbalancedelectricalcharacteristics,sothatthevoltagewaveformdistortioncausedbypowersupply,voltagefluctuation,flickerandthree-phaseunbalance,andevencausethedynamicwavesystemfrequency,andtoinjectalargeamountoftheharmonics,powerqualityposesaseriousthreatto.Statictypedevelopedinrecentyearswattlesscompensationdevice(StaticVarCompensation,hereinafterreferredtoasSVC)[1],isadeviceforquickadjustingwattlesspower,hasbeensuccessfullyappliedtoYuYejin,miningandelectrifiedrailwayloadcompensation.Thisdeviceisintherapidadjustment,functionaldiversity,workreliabilityandthecostofinvestmentandoperationeconomicallythansynchronouscondenserhasobviousadvantages,andachievedgoodtechnicalandeconomicbenefits,thusgetthedevelopmentandpracticalapplicationoffastathomeandabroad.Keywords:staticcompensator,withoutstaticvargeneratorandabsorber,wattlesspowercompensation,SVC1、静止无功补偿装置(SVC)的分类及原理SVC目前广泛应用于输电系统和负载无功补偿，根据国际大电网会议将SVC分为：1、机械投切电容器（MSC）型；2、机械投切电抗器（MSR）型；3、自饱和电抗器型（SR)型；4、晶闸管投切电容器型（TSC)型；5、晶闸管投切电抗器型（TSR)型；6、自换相型（SCC)型；7、晶闸管控制电抗器型（TCR）型。其典型代表是晶闸管控制电抗器＋固定电容器1.1晶闸管控制电抗器TCR＋FCTCR通过调节晶闸管的触发角α，实现连续调节补偿装置的无功功率。利用TCR回路吸收的感性无功功率，可以对无功功率进行动态补偿，使得并联滤波器中多余的无功功率得到平衡，确保补偿点的电压接近维持不变。其基本组成如下图1所示。图1TCR＋FC基本组成1.2晶闸管投切电容器TSC一般情况下，按照一定的比例设计成多组支路的滤波器，在基波频率下成容性，分级改变补偿装置的无功出力，滤波支路在某次谐波下偏调谐，兼滤该次谐波。TSC只能分组投切，必须和TCR配合才能进行连续调节。TSC的基本电路有3种[2]，如图2、图3和图4所示，图2为星形有中线连接，图3为三角形外部连接，简称角外接法，图4为三角形内部连接，简称角内接法。在这3种电路的基础上又衍生出很多其他的拓扑结构，比如将每相的一个晶闸管换成二极管，或者为了节约成本去掉某相的晶闸管开关。选用何种拓扑结构应结合现场负荷实际情况及技术经济等因素综合考虑。图2星形有中线连接图3三角形外部连接图4三角形内部连接1.3磁控电抗器MCR＋FCMCR利用直流助磁原理，通过附加直流励磁磁化电抗器铁芯，通过调节磁控电抗器的饱和程度来改变铁芯的磁导率，实现电抗值的连续、快速调节。从而实现无功容量的连续可调。其基本组成如下图5所示。负荷图5MCR＋FC基本组成2、SVC的主要作用有下几个方面2.1对电力系统电压进行有效的控制如果电力系统的短路容量水平或者系统中有长线路（弱系统）,电压将严重的受到负荷变化的影响，也受到投切系统元素的严重影响。负荷端如果加装SVC，在SVC额定容量范围内，可以维持负荷电压在设计额定限度内。2.2平衡电力系统的三相负荷不对称或单相负荷将使电压产生不对称，引起系统设备的过载，使旋转电机产生附加损耗。加装SVC可以起到平衡负载、平衡电压的作用，同时可以校正系统的功率因素。2.3增加已有和新建输电系统的有功功率传输能力电力系统有功功率传送容量一般受到系统的运行电压和系统之间转移电抗的限制。如果在输电线路上面加装SVC，由于SVC在连接点支撑电压的能力从而使输电容量大大的增加。而对于电力系统传输容量的增加，将SVC加装在某一合适的位置能够起到最佳效果，应该通过潮流计算得到。2.4提高系统的暂态稳定极限为了使电力系统保持稳定，即使是在保护切断故障所引起大扰动之后，系统的功率传输仍要保持在稳态稳定极限之内，暂态稳定的最大功率水平对某个具体系统运行状态是暂态稳定极限。当系统加装SVC以后，对于同样的传输水平，有较大的减速能量用于恢复转子到稳定状态，从而提高系统的暂态稳定极限。2.5增加功率振荡的阻尼在电力系统中由系统故障、负荷突降、严重事故投切等所引起的大扰动相对较少，而正常负荷变化和运行操作所引起的小扰动要频繁的多。此类扰动引起电机械振荡，它们通常由发电机转子阻尼电路和与发电机励磁系统在一起的电力系统稳定器所阻尼。但是无阻尼功率振荡会导致持续电压和功率摇摆，甚至于发电机之间会失去同步。加装SVC后，也就是设置了连续控制的快速反应无功补偿，可以改进系统的阻尼特性。2.6阻尼次同步谐振用串联电容补偿长线路的串联电感时会产生次同步谐振现象，这个现象发生在串联电容与线路和电机等值电感谐振频率低于工频时，在这种谐振的情况，发电机轴系的机械阻尼可能显现负阻尼于某个扭振方式，结果是扭振荡自发的出现并增大振幅，直到发电机轴系系统损坏。加装SVC后能够改善系统的阻尼特性，从而阻尼次同步振荡。2.7对AC-DC换流器以及HVDC联线进行无功补偿由于交直流换流器的固有特性，它要消耗有功负荷60%的无功功率，而与他们的运行方式无关，当交流或者直流发生大的扰动时，会出现无功需求的大量暂态变化，这依赖于系统等值电抗和换流器的控制，这种大量的无功变化使交流系统电压动态或者瞬时的改变，特别是当交直流系统换流母线的等值阻抗比较大时。由于SVC自身的高速反应及其无功产生和吸收能力，表现出一个控制上述扰动的有效方法。SVC能够降低由于改变换流器需求或者投切滤波器组引起的无功变化，更好的控制交流电压；能够降低由于换流器闭锁引起的动态或者短时间过电压；有助于事故后交流系统的快速恢复。如果SVC快速反应与同期调相机增加短路故障水平的能力互相配合，故障后直流输电的功率可以更快的恢复。2.8改善工矿企业的电能质量、提高功率因数可减少注入系统的谐波电流和母线电压谐波电压畸变率，改善电能质量；提高用户功率因数，减少无功损耗，增加变压器带负载能力，减少用户低功率因数罚款；抑制电压波动和闪变，改善电能质量；平衡三相负载，抑制负序，使用户和系统负序保护不误动。3、结论SVC无功补偿装置，目前应用比较广泛，但由于损耗大，自身谐波较多，技术上较为先进，对其采用先进的智能控制方法，可以使该方法得到最佳的补偿性能，是目前世界上各先进工业国家和国内科研机构普遍重视的课题。故为保证电网质量，提高电网输出功率，应该在电网内积极使用SVC。参考文献：[1]程汉湘.柔性交流输电系统.北京:机械工业出版社,2009[2]魏学忠,周宝生.SVC装置在区域电网220KV变电站中的应用.河北电力技术,2008[3]王光,万源,熊建华.SVC装置在江西电网220KV金堂变电站的应用分析.华中电力,2008[4]吴文辉,刘会金.静止同步补偿器技术的研究现状与现状.华东交通大学学报,2005[5]冯煜珵.静止同步补偿器与传统无功补偿器的比较.上海电力,2008