论文题目：几种静止无功功率补偿装置的对比及发展趋势.doc

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1、xxxxxx本科毕业论文论文题目：几种静止无功功率补偿装置的对比及发展趋势学 院(系) xxxxxxxxxxxxxx 专 业 xxxxxxxxxxxxxxx 班 级 xxxxxxxxxxxxx 姓 名 xxxxx 学 号 xxxxxxxxx xxxx 指导教师 xxx 2013 年 4 月I几种静止无功功率补偿装置的对比及发展趋势作者：xxx摘要：人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是很清楚的，而在含有谐波时，至今尚无获得公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性，对无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功补偿应包含对基波无

2、功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。无功功率对供电系统和负载的运行都十分重要。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，无功功率补偿装置就顺利的出现在人们是视野中，无功功率补偿装置的选择及对比就成为目前研究和讨论的目标。关键字：无功功率；补偿；SVC；TCR；TSC；MCRAbstract: Peoples understanding of the active power very easily, and should have a profound understanding of wattless power is not to be an easy job to the. In th

3、e sinusoidal circuit, the concept of wattless power is very clear, and the harmonic, wattless power has no recognized definition. However, the importance of wattless power of this concept, understanding of wattless power compensation of importance, is the same. No compensation should contain no reac

4、tive power reactive power compensation and harmonic compensation of wattless power. No power to the power supply system and the load operation is very important. Impedance of power system network element is mainly inductive. Therefore, no reactive power compensation device is smooth in peoples field

5、 of vision, selection and comparison of wattless power compensation equipment becomes the research and discussion of the target. Key words: static var；compensation；SVC；TCR ；TSC；MCR目 录前 言1第一章 绪 论21.1 绪论21.2 无功功率的发展现状及趋势3第二章 无功功率补偿原理42.1 提高功率因数的措施52.2 无功功率的影响62.3 无功功率理论的研究及其进展7第三章 无功功率补偿种类及技术要求83.1 并联

6、电容器的控制及安装方式的选择83.2 无功功率补偿的作用93.3 无功功率补偿的种类93.4 并联电容器补偿容量的计算103.5 补偿电容器安装中的技术要求13第四章 无功功率补偿装置的对比144.1 控制无功功率的方法144.2 并联电容器补偿无功功率的原理15第五章 几种静止无功功率补偿装置对比及发展趋势155.1 几种无功功率补偿装置分析175.2 几种无功功率补偿装置的介绍及对比275.3 无功补偿器的应用及发展趋势32致 谢40参考文献与附录41前 言在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率补偿电源,以改变电力系统中无功功率补偿的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网

7、络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。无功功率补偿在电力系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中占有着非常重要的位置。合理的选择无功补偿装置，不但可以最大限度的减少电网的损耗，而且可以电提高网质量；反之，若选择或使用不当，便可能造成供电系统的电压波动、谐波增大等诸多不利因素。对现代出现的多种无功功率补偿装置的合理选择是配电系统中的主要问题，以及这些补偿装置的发展趋势的研究也是当下的热门课题。第一章 绪 论 电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交

8、变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率补偿。 电网中的功率因数是指电压矢量与电流矢量间的相位差的余弦值即（cos），在数值上功率因数是有功功率和视在功率的比值，即（cos=P/S）。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数都为1，一般具有电感性或电容性负载的电路功率因数都小于1,。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率补偿大

9、，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的要求。交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率补偿.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率补偿,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿。 第二章在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率补偿电源,以改变电力系统中无功功率补偿的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术

10、措施称为无功功率补偿。无功功率补偿在电力系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中占有着非常重要的位置。合理的选择无功补偿装置，不但可以最大限度的减少电网的损耗，而且可以电提高网质量；反之，若选择或使用不当，便可能造成供电系统的电压波动、谐波增大等诸多不利因素。 无功补偿：在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电

11、网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。无功补偿可以收到下列的效益：提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;减少电力网络的有功损耗；合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。 一、提高功率因数的措施1、 关于无功当量KqKq的

12、定义。每补偿1Kvar的无功功率在系统中引起的有功功率损失减少的千瓦数。Kq是一个标么值，为了计算功率因数提高后的经济效益，采用Kq作为某些技术经济比较的基础。 Kq的参考值。对于工业企业变电所取0.020.1；对于由发电厂母线直配的工厂取用0.020.04；对于经过两级变压的工厂取用0.050.07；对于经过三级变压的工厂取用0.080.1。2、 提高功率因数的方式方法对于无功功率进行补偿，是人工提高功率因数的重要方法，最主要的方法有四种。 利用同步电动机过励磁进行无功补偿。但其设备复杂，造价高，只适用于具有大功率拖动装置时用。 利用调相机做无功功率电源。造价高，投资少，本身损耗也较高（每1

13、Kvar无功的损耗约为1.8%5.5%）。 异步电动机同步化。虽有一定效果，但自身损耗太大（每1Kvar无功的损耗达4%19%），现一般不采用。用电力电容器作为补偿装置。安装方便，建设周期短，造价低，运行维护简便，自身损耗每1Kvar无功仅为0.3%0.4%以下，是当前国内外广泛采用的补偿方法。并联电容补偿形式，有高压集中补偿，低压集中补偿和单独就地补偿。补偿用并联电容器所需容量的确定及计算方法。首先弄清现有（即补偿前）的功率因数值和计划打到的值，则所求需补偿容量的Kvar值，用下列公式可求得。=P（）.(2-1)式(2-1)中 P最大负荷月平均功率，KW；补偿前功率因数正切值；补偿后功率因数

14、正切值；.(2-2)并联电容器的联结安装，并联电容器产品一般均做成单相，当额定电压相当于电网额定电压接成三角形，当其额定电压相当于电网额定相电压时接成星形。二、无功功率的影响无功功率对公用电网的影响主要有以下几个方面：1、 增加设备容量。无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。2、 设备及线路损耗增加。无功功率的增加，使电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。设线路总电流为，线路电阻为，则线路损耗为：.(2-3)式(2-3)中，这一部分损耗就是由无功功率引起的

15、。 3、使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。有功功率的波动一般对电网电压的影响较小，电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的。电动机在启动期间功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电压剧烈波动，甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作。电弧炉、轧钢机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网供电质量。三、无功功率理论的研究及其进展传统的功率定义大都是建立在平均值基础上的。单相正弦电路或三相对称正弦电路中，利用传统概念定义的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等概念都很清楚。但当电压或电流中含有谐波时，或三相电路不平衡时，功

16、率现象比较复杂，传统概念无法正确对其进行解释和描述。建立能包含畸形和不平衡现象的完善的功率理论，是电路理论中一个重要的基础性课题。学术界有关功率理论的争论可以追溯到20世纪20和30年代，Budeanu和Fryze最早分别提出了在频域定义和在时域定义的方法，以后又有各种定义和理论不断出现。20世纪80年代以来，新的定义和理论更是不断推出。自1991年以来已多次举办了专门讨论非正弦情况下功率定义和测量问题的国际会议，但迄今为止，尚未找到彻底解决问题的理论和方法。新的理论往往是解决的前人未解决好的问题，同时却又存在另一些不足，或引出了新的待解决的问题。对新提出的功率定义和理论应有如下要求：1、 物

17、理意义明确，能清楚地解释各种功率现象，并能在某种程度上与传统功率理论保持一致；2、 有利于对谐波和无功功率的辨识和分析，有利于对谐波和无功功率流动的理解；3、 有利于对谐波和无功功率的补偿和抑制，能为其提供理论指导；4、 能够被精确测量，有利于有关谐波和无功功率的监测、管理和收费。根据上述要求，可将现有的功率分为三大类。迄今为止的各种功率定义和理论只是较好地解决了上述一两个方面的问题，而未能满足所有要求。Czarnecki和Depenbrock的工作对第一类功率理论问题的解决起了较大的促进作用。H.Akagi（赤木泰文）等人提出的瞬时无功功率理论解决了谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件实现

18、谐波和无功功率等问题，对谐波和无功补偿装置的研究和开发起到了很大的推动作用。表2-1各种功率理论第一类适用于谐波和无功功率的辨识（包括谐波源的确定、谐波和无功功率流动的理解）第二类适用谐波和无功功率的补偿和抑制（包括谐波和无功功率的控制、装置的原理和设计）第三类适用于仪表测量和电能的管理、收费第三章一、并联电容器的控制及安装方式的选择1、 为尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿无功功率。低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿，高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。当配电所中无高压负荷时，不宜在高压侧装设并联电容器装置。2、 对于容量大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜单独就地补偿。补

19、偿基本无功功率的电容器组宜在变电所内集中装设。在环境正常的车间内宜装设低压电容器分散补偿。3、 供给气体放电灯的配电线路或灯具内设置电容补偿，功率因素不应低于0.9。4、 对于补偿低压基本无功功率的电容器组以常年稳定的无功功率和投切次数较少的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或在轻载时电压过高，造成某些用电设备损坏等，宜采用自动投切，且宜优先选用低压无功自助补偿装置。5、 无功自助补偿的调节方式可根据下列情况选择：以节能为主进行补偿者，采用无功功率参数调节；当三相负荷平衡时，也可采用功率因数参数调节；为改善电压偏差为主进行补偿者，应按电压参数调节。无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调

20、节。必要时，可采用组合调节方式。6、 电容器分组时，应与配套的技术参数适应，满足电压偏差的允许范围，适当减少分组组数和加大分组容量。分组电容器投切时，不应产生谐振。7、 电容器装置的开关设备及导体等载流部分的长期允许电流，对高压电容器不应小于电容器额定电流的1.35倍，对低压电容器不应小于电容器额定电流的1.5倍。8、 电容器组应装设单独的控制和保护装置。低压电容器组应采用专用投切接触器或电力电子开关以减少合闸冲击电流，并设置超载保护、短路保护和过电压保护。9、 对三相不平衡系统，低压无功补偿采用分相补偿或混合补偿方式。对含有谐波的配电系统，无功补偿电容器回路中应装设抑制谐波和涌流的装置、相关

21、设计要求。 二、无功功率补偿的作用 1、提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少公里处损耗。 2、稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功功率补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。 3、在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功功率补偿可以平衡三相的有功及无功负载。并联电容器容量的计算 表3-1补偿前的有功/无功计算负荷/（KW/kvar）补偿前功率因数补偿后功率因数并联电容器装置总容量分组组数每组容量,n注：计算低压并联电容器容量时，的值应大于0.92（有的地方标准要求大于0.95）三、无功功率补偿的种类1、高压集中补偿 高压

22、集中补偿装置接在变配电所610KV高压母线，其电容器柜一般装设在单独的高压电容器室内。高压集中补偿的电路见图（3-1）所示。 高压集中补偿的主要特点：初投资少，运行维护方便，但只能补偿高压母线以前的无功功率。高压集中补偿的适用范围：适于大、中型工厂变配电所作高压无功功率的补偿。 2、低压集中补偿 低压集中补偿装置接在变电所低压母线，其电容器柜装设在低压配电室内。低压集中补偿的电路图如图（3-2）所示，低压集中补偿的主要特点是：能补偿低压母线以前的无功功率，可使变压器的无功功率得到补偿，从而有可能减小变压器容量，且运行维护也较方便。低压集中补偿的适用范围：适于中、小型工厂或车间变电所作低压侧基本

23、无功功率的补偿。3、单独就地补偿单独就地补偿装置在用电设备附近，与用电设备并联。单独就地补偿的电路见图（3-3）所示。单独就地补偿的主要特点：补偿范围最大，补偿效果最好，可缩小配电线路截面，减少有色金属消耗量，但电容器的利用率往往不高，且初投资和维护费用较大。单独就地补偿的适用范围：适用负荷相当平稳且长时间使用大容量用电设备，及某些容量虽小但数量多而用电设备（如荧光）。若能将三种补偿方式统筹考虑、合理布局，将可取得很好的技术经济效益。 四、并联电容器补偿容量的计算电容器的补偿容量与采用的补偿方式、未补偿时的负载情况、电容器接法等有关。1、 集中补偿和分组补偿电容器容量计算，采用集中补偿方式和分

24、组补偿时，总的补偿容量由下式决定： .(3-1)或.(3-2)式(3-1)中 由变配电所供电的月最大有功功率计算负载（KW）；月平均负载率，一般可取0.70.8；补偿前的功率因数角，可取最大负载时的值；补偿后的功率因数角，参照电力部门的要求确定，一般可取0.90.95；电容器补偿率（），即每千瓦有功负载需要补偿的无功功率，。电容器接法不同时，每相电容器所需容量也是不一样的。2、电容器组为星型联结时.(3-3)式(3-3)中 装设地点电网线电压（V）；电容器组的线电压（A）；每相电容器组的电容量（F）；考虑到电网线电压的单位常用KV，的单位为kvar，则星型联结时每相电容器组的容量为.(3-4)

25、式(3-4)中，的单位为。3、电容器组为三角形联结时.(3-5)若线电压的单位为KV，则每相电容器的容量（单位为）为.(3-6)4、就地补偿电容器容量计算，单台异步电动机装有就地补偿电容器时，若电动机突然与电源断开，电容器将对电动机放电而产生励磁现象。如果补偿电容器容量过大，可能因电动机放电性转动而产生过电压，导致电动机损坏。为防止这种情况，不宜使电容器容量过大，应以电容器（组）在此时的放电电流不大于电动机空载电流为限，即.(3-7)式(3-7)中 供电系统额定线电压（V）；电动机额定空载电流（A）。若电动机空载端电流在产品样本中查不到，可用下式估算：.(3-8)或.(3-9)式(3-9)中电

26、动机额定电流（A）；电动机未经补偿的功率因数角；电动机最大转矩倍数，一般取1.82.2。需要注意，若实际运行电压与电容器额定电压不一致，则电容器的实际补偿装置为：.(3-10)式(3-10)中 电容器的额定电压；电容器的额定补偿装置；电容器实际工作电压。五、补偿电容器安装中的技术要求1、补偿电容器安装中的技术要求： 安装地点的周围空气温度应在40+40范围内。电容器不采暖，必要时可利用风机通风。 高压电容器室的长度超过7m时，应有两个出口。 并排电容器之间的净距离应不小于50mm。最下层电容器底部距地面不小于0.5m。电容器室靠人行道一侧应设网状遮拦，遮拦距电容器外壳不小于0.25mm。 当电

27、容器组的总油量超过25kg时，应设油坑。 并联电容器装置的载流部分（母线、开关、熔断器和电流互感器等）不应小于电容器组额定电流的150%。 如采用三相五柱式电压互感器作为电容器组的放电装置时，其高压侧的中性点不接地。 三相电容器的容量赢尽可能可能平衡，最大不平衡量应不超过一兼容量的5%。 每个电容器最好装设单独的熔断器保护，如果采用一个熔断器保护多个电容器，被保护电容器数应不多于5个。熔断器的选择可按如下确定：单个电容器的熔断保护公式如下：.(3-11)电容器组的熔断保护公式如下：.(3-12)式(3-12)中 熔丝的额定电流，A 单个电容器或电容器组的额定电流，A 电容器组运行中的电流指示，

28、应是每相用一个电流表，电流表的指示刻度不应小于电容器组额定电流的150%。电流的指示值，因受本电力系统中某些用电设备（如整流器、电弧炼钢炉等）的谐波成分的影响，使电容组的电流指示高达其正常额定电流的130%的范围内时正常的。第四章 在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重要的指标。为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关，而电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制。一、控制无功功率的方法1、 同步发电机，调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率。2、 同步电动机，与前者的区别主要

29、在于同步发电机位于各发电厂，而同步电动机位于大用户处。3、 同步调相机，当同步电动机不带负载而空载运行，专门向电网输送无功功率，称为同步调相机。主要装设于枢纽变电所。4、 并联电容器，可提供超前的无功功率，多装设与降压变电所内，亦可就地补偿。5、 静止无功功率装置，具有调相机的功能，使用日益广泛，但投资较大。二、并联电容器补偿无功功率的原理在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻与电感串联的电路，其功率因数为.(4-1)式(4-1)中。给、电路并联接入之后，电路如图4-（1）所示，该电路的电路方程为：.(4-2)由图4-（2）的相量可知

30、，并联电容后电压与的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种情况称为欠补偿。若电容的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种情况称为过补偿，其相量图如图4-（3）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗。如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。第五章早期无功功率补偿装置典型代表是同步调相机。同步调相机不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。至今在无功功率补偿领域中这种装置还在使用，而且随着控制技术的进步，其控制

31、性能还有所改善。由于从总体上说这种补偿手段已显陈旧，不适合在现代电力系统中应用。并联电容器的成本较低。把并联电容器和同步调相机比较，在调节效果相近的条件下，前者的费用要节省的多。因此，电容器的迅速发展几乎取代了输电系统中的同步调相机。但是，和同步调相机相比，电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中有谐波时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故也时有发生。静止无功补偿装置（SVC）近年来获得了很大的发展，已被广泛用于输电系统 波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于负载无功补偿。其典型代表是晶闸管控制电抗器+固定电容器（Thyristor Controlled Reacto

32、r+Fixed CapacitorTCR+FC）。晶闸管投切电容器（Thyristor Switching CapacitorTSC）也获得了广泛的应用。静止无功补偿装置的重要特性是它能连续调节补偿装置的无功功率。这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发延迟角得以实现的。TCR只能分组投切，不能连续调节无功功率，它只有和TCR配合使用，才能实现补偿装置整体无功功率的连续调节。由于具有连续调节的性能且回应迅速，因此SVC可以对无功功率进行动态补偿，使补偿点的电压接近维持不变。因TCR装置采用相控原理，在动态调节基波无功功率的同时，也产生大量的谐波，所以，固定电容器通常和电抗器串联构成谐波滤波器

33、，以滤除TCR中的谐波。比SVC更为先进的现代补偿装置是静止无功发生器（Static Var GeneratorSVG）。SVG也是一种电力电子装置。其最基本的电路仍是三相桥式电压型或电流型变流电路，目前使用的主要的电压型。SVC和SVG不同，SVC需要大容量的电抗器、电容器等储能元件，而SVG在其直流侧只需要较小容量的电容器维持其电压即可。SVG通过不同的控制，既可使其发出无功功率，呈电容性，也可使其吸收无功功率，呈电感性。采用PWM控制，即可使其输入电流接近正弦波。 SVC（Static Var Compensator）静止无功补偿器，其静止是相对于发电机、调相机等旋转设备而言的。它可快速

34、改变其发出的无功，具有较强的无功调节能力，可为电力系统提供动态无功电源、调节系统电压，当系统电压较低、重负荷时能输出容性无功；当系统电压较高、轻负荷时能输出感性无功，将供电电压补偿到一个合理水平。SVC通过动态调节无功出力，抑制波动冲击负荷运行时引起的母线电压变化，有利于瞬时电压恢复，提高系统电压稳定水平。 随着国民经济和科技水平的发展，大容量非线性用电负荷急剧增加，这些负荷在工作中除了产生大量的谐波电流外，还导致从系统吸收的有功、无功功率的大幅度变化而造成电压跌落和波动，给供电系统带来了13益严重的“污染”；另一方面，这些负荷也对供电电能质量有很高的要求。 无功补偿及谐波治理技术在提高电网供

35、电质量、电力净化及提高电网电能输送能力方面有重要作用。用电设备工作状态的复杂性和多变性导致传统的固定电容器补偿及谐波抑制装置性能不佳或者无法起到预先设计的作用。以电力电子器件作为无触点开关为核心的静止型动态无功补偿装置(SVC)，在抑制电压波动与闪变、平衡三相电流、提高和稳定功率因数、谐波电流吸收等方面起到了非常好的作用。目前应用的SVC装置主要分为3种类型：TCR型、MCR型及TSC型。其中，TCR十FC型是目前国内应用最广的一种SVC装置， 而MCR型和TSC型也已占据了相当的市场。以下对这3种产品的性能及其应用场合进行详细的分析，在实际应用中应根据负荷性质选择最优的SVC设备，达到优化投

36、资和节省运行成本，提高设备效率的目的。一、几种无功功率补偿装置分析1、SVC产品性能分析 TCR型SVC原理及性能分析TCR一般与固定电容器组(FC)配合使用。由固定电容器组提供最大无功补偿功率，而由晶闸管控制相控电抗器在计算调节单元的控制下，实时吸收固定电容器组提供的无功补偿功率与系统需要的无功功率的差额，做到实时调节无功的目的，如下式表示。QR=QcpL+AQ.(5-1) 式(5-1)中：Q ：为固定电容器组能够提供的最大无功补偿功率；Q 为用电负荷特定时刻吸收的无功功率；Q 为晶闸管控制相控电抗器吸收的无功功率。GQ是为了保证SVC装置与用电负荷并联后，其并联阻抗呈阻感负载而添加的，有利

37、于系统稳定。为了兼顾吸收谐波电流的作用，固定电容器组在设计时一般设计成电容器与线性度较好的空心电抗器串连，使得其阻抗特性对某次或某几次谐波电流呈现低阻抗，达到滤除该谐波电流的目的。由其工作原理可以分析出TCR型SVC工作性能的几个特点： (1) TCR装置自身为谐波源。晶闸管通过控制相控电抗器的导通时刻，达到控制通过相控电抗器电流的目的。对该电流波形进行傅立叶分解，可得到所含谐波电流的次数及其所占比例。特定次数的谐波电流在不同触发角度下，其所占比例不同 TCR装置在即时调节SVC装置输出无功功率时， 自身产生的谐波电流会加重滤波器的负担。 (2) 负荷轻载或退出运行时，SVC能耗最大。冈固定电

38、容器组一般采用机械开关(断路器或接触器投切)，动作速度慢。在负荷轻载或暂时退出运仃时，切除电容器的策略一般不被采用，而是r1 TCR装置完全吸收FC部分的容性无功功率。此时，通过TCR的电流最大，故电抗器、晶闸管阀组耗能非常大。当负荷瞬间无功冲击非常大而持续时间非常短暂时，SVC装置自身消耗了l枉1当的有功功率。据有关资料统计，TCR型SVC的最大能耗功率大约在其补偿容量的3 。以一套补偿容量100 MVA的TCR型SVC为例，其最大能耗功率约为3 MVA，如果负荷有50 的时间处于轻负荷状态，则SVC装置的平均能耗达到15 MW，年最大损耗为1310 kwh，电价按05元kwh计算，一年为S

39、VC装置消耗的电费达到650万人民币，这是一个非常可观的数字。 (3) 占地面积大，电磁辐射影响较大。由于TCR装置本身产生了相当量的谐波电流，在很多情况下，即使用电负荷自身不产生或产生非常少的谐波电流时，其合成谐波电流也经常超过国家标准的要求。特别是用于相控的电抗器为了满足其线性输出感性无功功率的目的，通常采用干式空心电抗器结构，这些电抗器体积较大，需要较大的面积去摆放。同时，幅值达到或接近SVC装置额定值的电流经常流过电抗器，因相控电抗器的电感值较大，故电抗器附近的区域存在很强的电磁场，可能干扰周围的各种用电设备。 (4) 回应速度快。在保证控制器计算调节处理速度的前提下，控制器的回应时间

40、不超过10ms是完全可能的，TCR的整机回应时问也完全可以控制在15 mS以内，系统稳定时间一般不会超过3个工频电压周期， 即60 ms。图（5-1）为国内某公司生产的TCR装置输出电流的控制回应波形。从罔中可以看出，TCR第一次输出已呵超过稳定电流的09，在3个工频电压周期内完全稳定下来。这个回应速度对目前绝大多数用电负荷都能满足要求。(5) 可分相、连续调节输出的无功功率。TCR型SVC装置的TCR部份通常设计成 接线， 需要时，可单独对每相TCR支路的触发延时角进行控制，从而达到分相调节无功的目的。由于TCR的触发延时角是连续可调的，故理论上TCR型SVC输出的无功功率也是连续无级可调的

41、。（6）晶闸管使用的数量随着电压等级的升高而增加。因晶闸管阀关断后，TCR装置直接承受系统电压，晶闸管阀的电压耐受水平需与系统电压等级匹配。如此众多的晶闸管串联在一起，不仅增加了晶闸管阀的生产成本，而且增大了TCR的故障几率。因此，TCR型SVC一般直挂于35kV及以下电压等级；当系统电压更高时，装置一般安装于系统变压器的低压侧(35 kv及以下电压等级)，当安装点不存在变压器或不便于安装在变压器低压侧时，需在装置与系统之间增添降压变压器，使SVC的工作电压降至35 kv以下。2、MCR型SVC原理及性能分析 与TCR型SVC类似，也需要与Fc配合使用。由电容器提供最大无功补偿功率，而由磁阀控

42、制相控电抗器。在计算调节单元的控制下，实时吸收固定电容器组提供的无功补偿功率与系统需要的无功功率的差额，做到实时调节无功的目的。MCR装置与TCR装置的不同之处在于控制电抗器输出电流的方式不同。TCR是控制电抗器的导通角，对电抗器的要求是线性度好，不能饱和；而MCR正是利用了电抗器在不同的饱和度下表现出不同的感抗来实现的，图(5-2)为MCR的电路原理图。MCR电抗器为铁芯结构，控制铁芯饱和度电路的取能采用了自耦变压器原理，由晶闸管和二极管构成的整流电路在控制器的控制下，调节晶闸管的触发延时角达到改变整流电路输出的直流电压幅值的目的，由于线圈的直流电阻值为定值，故通过改变整流电路的输出电压幅值

43、即可达到控制流过线圈的直流励磁电流大小的目的，而铁芯的饱和度正是由流过线圈的电流决定的。图（5-3）MCR的结构及电路图MCR型SVC装置的工作性能： (1) MCR装置自身为谐波源。电抗器线圈中流过的电流为直流与工频交流的叠加，故铁芯的饱和度在一个一个工频周期的不同时刻实际是不同的，铁心饱和度的变化导致电抗器对外表现的感抗也是一个变化的值，因而通过电抗器的电流不是标准的正弦波。大量的试验结果表明，磁控电抗器产生的谐波含量较相控电抗器要小。通过对多套MCR的测试结果，同等容量下的MCR的谐波发生量为TCR的1312左右。 (2) 负荷轻载或退出运行时，SVC能耗最大。因MCR型SVC的补偿原理

44、也是由电容器提供最大无功补偿功率，通过电抗器感抗的变化吸收电容器提供的多余的无功功率。在用电负荷轻载或退出运行时，电抗器工作在最大电流状态。据有关资料显示，MCR装置的功耗要比同等容量和电压等级的TCR装置小很多。原因在于，磁控电抗器采用的晶闸管承受电压仅为系统电压的1 3 ， 串连数量少或者不需要串连， 故晶闸管阀的功耗非常小，MCR装置的功耗大小基本由电抗器决定。 (3) 结构紧凑、占地面积小，电磁辐射小。与空心电抗器不同，MCR装置的电抗器的磁芯由高导磁率的硅钢片组成，电抗器的磁通绝大多数通过硅钢构成磁通回路，仅有极少数的漏感磁通通过空气构成磁通回路。由于磁路导磁效率高，故电抗器可设计的

45、较为紧凑， 占地面积少，且通过电抗器周围空气的漏磁通比例甚小，故MCR电抗器在运行中对周围环境的电磁影响较小，可参照同等容量和同等电压等级的电力变压器的电磁影响去评估。 (4) 回应速度慢。磁控电抗器是控制通过线圈的直流电流达到改变电抗器等效电感值的目的。尽管线圈的电感不影响稳定的直流电流，但在电流值改变调整时，电感值却对其稳定时问有很大影响。当给定整理电路的触发延时角后，采用matlabsimulink的POWSYSTEM工具箱仿真的电抗器的稳态电流过渡过程如图3所示 。理论分析和试验研究结果表明， 自MCR接收到无功MCR输出容量调节到计算值的90 的稳定时间为200300 ms， 比TCR装置的稳定时间慢许多。对电压闪变和波动的治理效果较TCR型S