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篇一:[svc无功补偿]SVC静止无功补偿原理解析（二）
一、静止无功补偿简述
静止无功补偿器（SVC）于20世纪70年代兴起，现在已经发展成为很成熟的FACTS装置，其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（电压和无功补偿），在大功率电网中，SVC被用于电压控制或用于获得其它效益，如提高系统的阻尼和稳定性等；这类装置的典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）。
静止同步无功补偿器是目前技术最为先进的无功补偿装置。它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿静止无功补偿器是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进行），并且响应快速。
二、SVC的组成部分
1.固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路，该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。
2.固定电抗器
3.可控硅电子开关
可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。
三、(SVC)静止无功补偿装置的用途
静止无功补偿器（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。
基于以上作用，SVC除了应用于互联电网的高压输电线路外，还广泛地应用于高压直流输电（HVDC）换流站的无功补偿和抑制电弧炉等大型冲击负荷造成的闪变和电压波动。因此，研制和开发容量大、响应速度快、调节灵活、经济性好、维护方便的SVC对电力系统的发展具有重要意义。
四、静止无功补偿分类
4.1晶闸管控制电抗器（简称TCR型）
工作原理：在实际应用中，一般由TCR+FC组成，FC滤波器用于提供容性无功功率补偿及谐波滤波。TCR通过控制与电抗器串联的双向晶闸管的导通角，以便控制流经电抗器的电流波形，从而等效实现一个连续可调的电抗器，从而可以产生可变的感性/容性无功功率。
4.2晶闸管投切电容器（简称TSC型）
工作原理：TSC是通过晶闸管的导通和关断控制电容器的投切，从而达到改变向系统发出无功功率的大小。使用串联电抗器的目的是限制操作暂态过电压，抑制晶闸管导通时的涌流。
4.3TSC理想投切时刻原理说明
由于电容上电压不能突变，只能在电容电压与系统电压相等时进行投切，所以控制是整周期的，而不能象TCR那样通过改变晶闸管开通时刻进行连续调节，也即只能实现分段调节。实际应用的TSC均是通过控制电容器的导通数量来调节电纳的，也就是改变电容器的无功补偿量。为了补偿急剧变化的无功负荷，需要把电容器分成若干组，每组导通控制由控制晶闸管开关来实现。随着负荷无功的变化，相应地投入或切除一部分电容器组，从而使无功负荷能得到多级阶梯式补偿。TSC由于通过电容的电流为整周期的正弦电流，所以不产生高次谐波这是其一个明显优点。
4.4磁控式电抗器（简称MCR型）
电抗器由一个四柱铁心和绕组组成，中间两个铁心柱为工作铁心，Nk为控制绕组，N为工作绕组。可控硅接于控制绕组上，其电压很低，约为系统额定电压的1%～5%左右，因此可靠性很高。当工作绕组两端接上交流电压时，控制绕组上就会感应出相应的电压，以Nk的匝数为N的1%计，可控硅T1和T2上的电压仅为工作电压的1%，在电压的正半周T1导通，在电压的负半周T2导通，通过控制T1、T2的导通角可以控制ik1和ik2的大小，从而控制直流激磁，进而控制工作铁心的饱和度，导通角越小，ik1和ik2越大，铁心饱和度越高，电抗器的容量越大。因此，只要控制T1和T2的导通角大小，就可以平滑的调节电抗器的容量。
磁饱和式可控电抗器的调节特性。可控硅触发角α的工作范围为0?～180?，当α＝0?时，晶闸管T1、T2轮流导通近180?，这时的激磁电流最大，磁路最饱和，故磁路磁阻最大，电抗器容量最大；随着α的增大，晶闸管T1、T2的导通时间，激磁电流、电抗器容量都将减小，磁路饱和度降低；当α＝180?时，晶闸管T1、T2截止，激磁电流为零，这时可控电抗器相当于一台空载运行的变压器，电抗器的容量亦最小。
五、SVC的运行原理
静止无功补偿装置是由晶闸管控制的电抗器（TCR）和晶闸管投切的电容器（TSC）所构成的混合型SVC。
TCR+TSC型SVC的拓扑结构
TCR＋TSC型SVC主要由TCR、TSC、降压变压器、滤波器组和控制系统组成。其基本功能是控制系统根据指定的控制策略,通过触发晶闸管阀适当地投切电容器组，并控制电抗器的电流，调节补偿器输出的无功功率，来控制补偿器与电网连接点的电压。
在实际的应用中，SVC的电压电流特性并不设计成理想的水平线，而是有一定的倾斜。这样做，一方面可以增大补偿器的运行范围，因为在补偿器输出容性无功时，连接点电压可以比无载（输出的无功功率为零，常将这一点的电压设为参考电压U0时低，而在补偿器输出感性无功时，连接点电压可以高一
SVC的电压电流特性
些，对SVC的容量要求可以小一些，兼顾了补偿器的容量和电压水平恒定的要求；另一方面，由于呈现正电阻特性，改善了并联的静止补偿器之间或与其他发电机等电压控制设备之间的电流分配。 作为一个完整的设备，除了主电路和控制系统以外，SVC还要具有监测、水冷、保护等子系统才能正常运行。这些都是样机的设计开发中不可或缺的有机组成部分。
5.1晶闸管的保护与触发电路
晶闸管阀是主电路中最重要的部分，在SVC中采用的是反并联晶闸管对串联的结构。由于电力电子器件的价格昂贵，而且工作时频繁地承受着高电压、大电流的冲击，所以很容易损坏。因此，对晶闸管的保护十分重要。在样机所使用的晶闸管串上，配备了RC缓冲吸收电路、BOD（转折二极管）以及均压电阻对其加以保护。 由于电压等级较高，需要多个晶闸管串联使用，因此采取必要的措施保证器件同时导通是正常工作的关键。
晶闸管触发电路及信号反馈
5.2TCR与TSC
TSC由多个电容器组并联组成，用反并联的晶闸管阀作为投切开关，响应迅速，可靠性高。在实际系统中，每个电容器组要串联一个限流电抗器，以降低晶闸管导通使电容器接入系统时可能产生的电流冲击，以及避免与系统阻抗产生谐振现象。由于TSC只有投入和切除2种状态，所以不会产生谐波，但是无功功率的补偿是以单组电容器的容量为单位跳跃的，此时就需要通过调节TCR的输出来平滑无功功率的改变。
TCR是通过反并联的晶闸管对和电抗器串连，在电压的每个正的或负的半周中，从电压峰值到电压过零点的间隔内触发晶闸管，承受正向电压的晶闸管导通，电抗器进入工作状态。通过改变投入时刻的相位来控制电抗器电流有效值的大小，从而改变吸收的无功功率，一般容量的选择要比TSC中的单组电容器的容量稍大方能满足连续改变无功功率的要求。TCR的工作是会引起谐波电流的，因此需要安装滤波器来尽量减少SVC对系统的谐波电流注入。5.3滤波器设计
通常的滤波方法是配置无源滤波器，既可以滤除谐波，又可以补偿一定容量的无功。
对装设于电力系统中的SVC装置而言，系统谐波含量相对较少而且比较稳定，主要谐波源就是SVC装置本身，因此设计起来相对简单，一般只需要装设5次以上的单调谐滤波器即可，必要时装设高通滤波器。但对于补偿冲击性负荷的SVC装置，在设计滤波器时，不仅要考虑装置本身产生的谐波，还需考虑负荷侧产生的大量非特征谐波和偶次谐波，关键是要具有充足的设计经验，才能使得滤波器设计的性价比最高。顺便说明，滤波器在实际工作中并不是处于真正的谐振状态。为防止谐波电流过大，考虑到系统一般呈感性，通常将滤波器设计成感性偏调谐，这样也避免了与系统发生谐振的可能。
总结：SVC无功补偿的三种型式比较分析
篇二:[svc无功补偿]SVC无功补偿技术在济钢热连轧的应用
SVC无功补偿技术在济钢热连轧的应用
阐述了济钢热连轧生产线为了降低轧机轧钢时产生的无功冲击、谐波电流等对电力系统和用电设备造成的影响而采用SVC 无功补偿技术。通过分析运行中的SVC 无功补偿系统对电网电能质量的改变情况，得出了在SVC 无功补偿系统投入运行后对抑制电压波动、抑制谐波电流、提高系统功率因数等都起到了明显的改善和提高作用。
1 引 言 济钢热连轧生产线共有7 台轧机，其中1 台粗轧机，电机额定功率为2×7 000 kW；6 台精轧机，前4 台电机的额定功率为7 000 kW，后2 台电机额定功率分别为6 000 kW和5 000 kW。轧机主传动系统采用了全数字交交变频装置，这些设备均接入35 kV母线进而通过2 台主变压器(75 MVA，110 kV/35 kV，U1－2＝10.5 %，U1－3＝19 %，U2－3＝6.5 %)与上级电网相连，由于轧机及其配套设备特殊的负荷特性，给电网带来了许多不良影响，诸如：母线电压波动大、谐波电流大、功率因数低等。因此，为了提高轧机的利用率及电能质量，在两段35 kV母线上分别装设了2 套SVC 装置，该装置采用的是固定电容2 晶闸管控制电抗型无功补偿器(FC2TCR)型式，工程主接线图如图1 所示。
图1 SVC 系统主接线图
采用3，4，5，6次支路是因为滤波器与系统的2 个并联谐振点分别在4 次和6 次谐波频率附近，会造成这2 个频率附近的某次旁频电流放大。如果采取常规的滤波支路则在4 次和6 次谐波附近不但不能够起到滤波作用，反而会引起谐波与系统发生并联谐振，造成谐波放大，甚至危及设备安全。因此经过计算分析，决定采取3 次、4 次、5次、6 次4 组二阶高通滤波支路，这样不但可以避免上述问题，还可以很好地抑制6 次、7 次、11 次及以上高次谐波电流，取得较好的滤波效果。2 轧机及其调速系统特性 轧机在生产过程中产生的有功和无功冲击负荷很大，严重影响了热轧厂的产品质量和上级主变压器的稳定运行。由于采用了交交变频调速装置，导致产生大量的谐波，谐波电流导致35 kV 母线电压畸变率超标，严重影响了用户本身及电网用电设备的安全运行。另外，由于轧机系统消耗大量的无功功率，导致电网功率因数降低约为0.45 同时从电网吸收大量的无功，加重了电网负担和损耗，降低了供电电网的电能质量。因此必须采取必要的治理措施，而FC2TCR 型动态无功补偿装置(SVC)是正确的选择。3 基本结构 固定电容2晶闸管控制电抗型无功补偿器(FC2TCR SVC)的单相原理图如图2 所示，其中电容支路(实际应用中常用滤波网络代替)为固定连接，TCR 支路采取触发延迟控制从而可以形成连续可控的感性无功，滤波网络在基频下相当于容性阻抗，产生需要的容性无功，而在特定频段内表现为低阻抗从而对TCR 产生的谐波分量起到滤波作用。
图2 FC2TCR SVC 单相原理
FC2TCR 型SVC 总的无功输出为TCR 和FC 支路之和，即:Q＝QL＋QC。当TCR 支路断开时，触发角α＝90°；逐渐减小触发角时TCR 输出的感性无功增加，从而实现了无功功率从感性到容性的平滑调节；当α＝0°时，TCR 支路“全导通”，装置输出的感性无功最大。4 基本控制原理 FC2TCR 型SVC 进行控制的原理图如图3所示，包括4 个功能模块。
图3 FC2TCR SVC 控制原理图
1)信号调理计算模块对SVC 装置内各次滤波支路三相电流、负荷三相电流、35 kV 三相总进线电流进行线性调理，从而得出TCR 支路要补偿三相电流的参考值和35 kV 三相总进线电流。 2)DSP 运算功能模块是整个SVC 系统的核心，它以40 MHz 主频进行浮点数快速触发角计算。通过对功率因数、电压波动和负序电流的分析处理获得三相触发角，它既有动态无功补偿的性能，又有稳定母线电压的功能，并对二者采用加权控制的方法实现提高母线运行功率因数和抑制母线电压波动、减小闪变的功能。 3)电压同步功能模块将三相母线电压转换为方波信号，方波信号的前沿分别对应于电压0，100，165 处，0 同步方波是触发计时的基准；100，165 是触发保护窗口的前后沿，从而保证了能够准确而可靠的发出触发脉冲角度。 4)逻辑触发模块将DSP 模块发来的触发相位转换为多脉冲触发信号，经光电转换环节以光触发信号输出到高电位板进行触发，从而完成触发功能。值得注意的是高电位板(TE板) 在这里起着相当重要的作用，它是系统的中间纽带，将逻辑触发模块发来的触发信号解码去触发晶闸管，同时把晶闸管的状态发回到监控系统，另外还有一个相当重要的功能就是能够实现晶闸管的后备触发(BOD)：当正常的触发通道发生故障时，BOD 触发就会作为后备触发通道，向晶闸管发出触发脉冲，将晶闸管强行导通，从而避免晶闸管被击穿。5 损耗分析 FC2TCR 型SVC 的损耗主要包括3 部分： 1)FC 部分的损耗，这一部分损耗是很小的； 2)TCR 支路中电抗器的损耗，与支路电流的平方近似成正比关系； 3)晶闸管损耗，这其中包括触发电路损耗、开通关断损耗、通态和阻态损耗以及晶闸管发热部分等。 因此，总的损耗随着输出感性无功的增加而增加，随着输出容性无功的增加而减少，如图4 所示。
图4 FC2TCR SVC 损耗分析
6 补偿效果 补偿效果有如下3 方面： 1)功率因数得到提高。SVC 投入运行以后，35 kV 电网的功率因数得到了明显的提高，投入SVC 之前系统的功率因数仅为0. 45；投入之后负荷平均轧制功率因数为0.98，高于电力部门要求的限值0.9，大大提高了变压器的使用效率，减少了无功损耗。 2)电压波动有所改善。投入SVC 之前在额定轧制工况下，可使35 kV 母线电压波动达到9.58 % ，远远超过了国家标准限值，为国家标准限值的4.76 倍，三相无功冲击约为48.4 Mvar；投入之后母线电压波动值为1. 67 %左右，满足国家标准2 %的限值。 3)谐波电流有所降低。SVC 投入之前， 35 kV 母线电压总畸变率为11.9 %。SVC 投入后，35 kV 母线电压总畸变率为2.61 % ，低于国家标准限值3 %。具体测试数据如表1 所示。
表1 SVC投入前后谐波电流和电压畸变率的对比分析
7 结束语 从以上分析可以看出，SVC 系统对轧机等非线性负荷产生的电压波动和闪变、谐波电流以及功率因数等一系列电能质量问题都有良好的改善作用，特别是在我们提倡发展环保型社会的今天，电网的污染问题已经变得越来越突出，要想使其尽快地得到治理，SVC 技术具有相当的可行性。磁场定向闭环控制系统电压的利用率，从而可以获得更大的电流，这对提高闭环控制系统的动态性能和带载能力是非常有利的。
篇三:[svc无功补偿]SVC（TCR+FC) - 无功补偿兼滤波的日志
SVC静止型动态无功补偿成套装置（TCR+FC）
广州市高晟电力科技有限公司 511400
一、概述
在冶金、化工、铁道及城市供电系统中，大容量非线性冲击性用电设备越来越多，它们的运行将产生大量谐波电流馈入电网，引起供电系统电压波形畸变；同时伴随的大量无功功率冲击，导致供电母线电压波动和闪变；有的甚至可能引起三相不平衡，对供电系统及相邻用电设备产生不良影响。
SVC（Static Var Compensator）静止型动态无功功率补偿成套装置，采用了传统的LC无功功率补偿与滤波技术与TCR型静止动态无功补偿技术相结合的技术方案，既解决了高次谐波问题和无功功率补偿问题，又解决了无功功率波动导致的供电电压波动、闪变和三相线路不平衡问题。该技术的方案和产品广泛适用于冶金工业的电弧炉、轧钢机和电气化铁路及输配电站的动态无功功率补偿和谐波治理，限制电压波动和闪变，也适用于分相运行的电力系统，做三相不平衡调整。
二、工作原理
SVC的组成
SVC静止型动态无功功率补偿成套装置由数路LC单调谐无功功率补偿及滤波回路和一组三相由高压晶闸管阀控制并联电抗器导通角来改变功率的静止动态无功补偿（PTCR）单元组成（如图1）。根据负荷与系统的实际情况，也可以在系统的进线处串联一组进线电抗器以限制电压波动和闪变（如图2）。
工作原理
LC调谐于高次特征谐波频率，形成高次特征谐波电流的短路通道，起到滤波作用；对于基波而言，LC回路又对电网提供了一定容量的容性无功，起到了无功功率补偿作用；LC回路对电网提供的容性无功功率一般按照负荷最大冲击时所需要的补偿容量设计，一旦安装完毕，是不能改变的；它的实际补偿容量与系统基波电压的平方成正比，因此在空负荷运行时就会出现严重过补偿情况。
PTCR静止型动态无功补偿单元是向电网提供在一定范围内可调的感性无功功率补偿，用于克服LC回路可能引起的过补偿情况。PTCR静止动态无功补偿单元由三组反向并联的高压晶闸管阀，三组并联电抗器和调节器三部分组成；系统调节器自动跟踪负荷的工作状态，发出与冲击负荷相关的PTCR触发脉冲；脉冲通过光电转换及高压光缆传递给各晶闸管阀；改变触发角，可以改变主抗器的电流量，从而改变回路的感性无功功率，实现了动态补偿的功能，通过PTCR回路对无功功率的跟随作用，使用户流入电网的无功功率趋于一个相对稳定的数值；同时PTCR回路还可以通过调节器调节不平衡负荷的不对称功率分配，抑制电网的三相不平衡。
进线电抗器的主要作用是限制负荷相对无功功率波动量，从而限制系统母线的电压波动和闪变。
三、主要组成部分的技术特点
TCR+FC型SVC的设备可分五大部分
类别
名称
特点
1
TCR阀及电子设备
TCR晶闸管阀
晶闸管叠装压接式、纯水冷却、内取能、内阴尼、空气绝缘，BOD保护
光电转换，自动完成各高电位电子单元循检，高压光缆传递信号。
调节柜
采用基于DSP的全数字化控制，动态相应时间小于10ms.
矢量运算、逻辑判别、锁频、锁相、线性化处理，有源滤波、数字触发、运算快，触发精度≤1个电角度。
触发监控拒
脉冲编码，光发送，光接收，微机实时监控TCR晶闸管运行状况。
纯水机
提供高纯水作为TCR阀的冷却介质。（水一水型及水一风型）
高压光缆
传递触发和回答信号，实现高低电压之间的隔离，抗干扰能力好。
2
开关柜
SF6断路器柜、PT柜、ZNO柜、CT及进线柜等。
3
滤波电容器组
进口全膜电容器、放电线圈、构架等
4
TCR主电抗器、滤波电抗器
空心、干式、铝线环氧固化型，线性度高，噪音小，动热稳定性好，损耗小，绝缘强度高，散热好。
5
程序控制及继电保护
用PLC实现SVC程序投切及继电保护，用工控计算机实现SVC自动化控制。
系统技术特点
动态相应时间快，小于10ms，实现平滑调节。
运行可靠，保护措施齐全，维护量小。
控制灵活，调节方式多样。
晶闸管叠装压接式，采用封闭纯水冷却系统，冷却效率高，运行可靠。
可以实现电能质量根本优化。
装置投运后功率因数可达0.95以上，消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。
四、设计静止无功补偿装置所需资料
SVC要接入的电网系统图、供电特征及相邻电力用户的负荷特征；
额定电压、频率及负荷容量 ；
供电网公共连接点的短路容量及可能变化的范围；
负荷无功功率的变化规律或相关资料 ；
谐波特征、分布、含量；
优化目标及验收标准，包括功率因数、电压波动与闪变、谐波含量；
与补偿装置相关的附加或特殊的要求 ；
使用环境条件。
广州市高晟电力科技有限公司是专业从事高低压动态无功补偿兼滤波成套设备研发和生产的高新技术企业，公司生产的产品已广泛应用于电力、冶金、化工、汽车制造业、电气化铁路以及区域变电站等企业，欢迎来电咨询，
