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静止无功补偿装置-SVC(static pensation)
硕研10-8 朱帅
一、无功补偿的优点
1、提高负荷的功率因数
由于补偿装置提供了负荷所需要的大部分无功功率,是负荷不再从电源处吸收更多无功,这样可提高负载线段的功率因数。
2、减少线路损耗
当线路通过电流时,其有功损耗△P=3[P/(Ucosψ)]2,在线路输送的有功功率相同的情况下,功率因数越大,线路损耗越小。
3、改善供电电压质量
负荷电压损失△U=(PR+QX)/U,安装补偿设备容量Qc后,△U1 =[PR+(Q-Qc) X]/U 。
4、提高设备利用率
系统采用无功补偿后使无功负荷降低,发电机可少发无功,多发有功,充分达到额定出力。
5、减少用户电费支出
安装补偿设备可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗,减少相应的电费支出,同时还可以避免因功率因数低于相关规定标准值而受到供电部门的经济处罚。
二、SVC的不同类型
三种常用的SVC:
1)晶闸管控制电抗器(简称TCR型)
2)晶闸管投切电容器(简称TSC型)
3)磁控式电抗器(简称MCR型)
1、TCR型的SVC装置
工作原理:如图所示,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。
2、TSC型的SVC装置
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。
抑制冲击电流的小电感
接入或断开作用
TSC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。
3、MCR型的SVC装置
从图2 中可以看出,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。
如图6所示的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。
三种SVC的比较: