毕业论文--基于晶闸管投切电容器(TSC)的无功补偿研究.doc

基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究 作??? 者：专??? 业：班??? 级：指导老师： 2013年月日 基于晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿研究 电气工程及其自动化(专升本)专业??关键词：TSC 无功补偿 设电感性负荷需要从电源吸收的无功功率为Q，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为Q，使电源输出的无功功率减少为Ql＝Q-Qc，功率因数由cosφ提高到cosφ’，视在功率S减少到了S’。视在功率的减少可相应的减少供电线路的截面和变压器的容量，降低供电设备的投资。例如一台1000千伏安的变压器，当负荷的功率因数为0.7时，可供700千瓦的有功负荷，当负荷的功率因数提高到0.9时，可供900千瓦的有功功率。同一台变压器，因为负荷的功率因数的提高而可多供200千瓦的负荷，是相当可观的。 可见，因采用无功补偿措施后，电源输送的无功功率减少了，相应的使电力网和变压器中的功率损耗下降，从而提高了供电效率。 由电压损耗公式（2-1） 可知，采用无功补偿措施后，因通过电力网的无功功率的减少，降低了电力网中的电压损耗，提高了用户处的电压质量。 并联电容器的无功补偿作用和原理，也可以由图2.2来解释 图中的用电负荷总电流，可以分解成为有功电流分量和无功电流分量（电感性的）。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流Ic和Iq方向相反，故可抵消一部分Iq，使电感性电流分量Iq降低为Iq’＝Iq-Ic，总电流I降为I’，功率因数也由cosφ提高到cosφ’。这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给，电网只需供给有功功率。 根据有功电流Ir（t）与无功电流以Tx（t）的定义，还可以用图2.3来解释电力系统中的无功补偿的作用和原理。 设负荷实际吸收的电流为I（t），为了使输电线路上流过纯有功电流Ir（t），则 需要在负荷端接入一个无功补偿器，补偿提供的电流为Ｕ(ｔ），则 这里的Ic（t）就是无功电流Ix（t），这就是电力系统中进行无功补偿的要点。这是完全的补偿，线路上的电流Ir（t）是为了产生负载实际功率（平均功率）而携带 能量最小的电流，因而在线路上造成的损失是最小的。此时Ir（t）的波形和Ｕ（ｔ） 相同，即电压和电流相位相同。 2.1.2 低压无功功率补偿的分类 广大市电低压电网处于电网的最末端，因此补偿低压无功负荷是电网补偿的关键。搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可以提高用户配电变压器的利用率，改善用户功率因数和电压质量，并有效的降低电能损失。低压补偿对用户以及供电部门都是有利的。 低压无功补偿的目标是实现无功的就地平衡，通常采用的方式由以下三种： 随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。 随机补偿是指将低压电容器组和电动机并联，通过控制、保护装置与电机共同投切。随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停止运行时，补偿装置也退出，不需要频繁调整补偿容量。具有投资少，配置灵活，维修简单等优点。为了防止电机退出时产生自激过电压，补偿容量一般不大于电机的空载无功。 随器补偿就是将低压电容器通过低压保险接在配电变压器的二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。有很多的低压配电网中的变压器，尤其是农网配电变压器，普遍存在负荷轻的现象。在变压器接近空载时，此时配电变压器的空载无功是电网无功负荷的主要部分。随器补偿由于补偿在低压侧，可有效的补偿配变空载无功，且连线简单，做到无功就地补偿。 跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户０．４ＫＶ母线上的补偿方式。补偿电容器组的固定连接组可起至Ⅱ相当于随器补偿的作用，补偿用户的固定无功基荷；可投切电容器组用于补偿无功峰荷部分。由于用户负荷有一定的波动性，故推荐选用自动投切方式。此法对电容器的保护比前两种更可靠。 以上三种补偿方式都可以对特定种类的无功负荷实现“就地平衡”的无功补偿，降损节能效果更好。 2.2 TSC型无功补偿器的原理 2.2.1 SVC的定义及分类 SVC专指使用晶闸管的静止型动态无功补偿装置，包括晶闸管相控电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC），以及这两者的混合装置（TCR+TSC），或者TCR与固定电容器或机械投切电容混合使用的装置。 下图2.4所示SVC的不同配置类型，其中晶闸管控制变压器是TCR装置的一种变型。 表2.1列出了各种静止无功补偿装置的简要对比。通过比较我们可以看出反映时间短（5ms～10ms），运行可靠，分相调节，能平衡有功和适用范围广等优点，而且TSC还有很大的灵活性，占地面积相对小，产生的高次谐波和噪声较小。相对于无功发生器SVG来说控制简单、开发时间短、成本低。TSC型SVC可以有效治理闪变，减小谐波电流，更具实用价值。 2.2.2 TSC（晶闸管投切电容器）的基本原理 TSC（晶