无功补偿装置讲义无功补装置讲义.doc

PAGE  PAGE 21 无功补偿装置讲义 一、无功补偿装置在系统中的作用 电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户处的电压在额定范围内是电力系统运行调整的基本任务之一，也是降低电力系统能量损耗，保持系统稳定的需要。电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功输出应满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。而在电力系统的实际运行中，由于事故的发生或运行方式的改变，常常会出现系统中无功过剩或无功不足的现象，导致系统电压的偏移，这就需要进行无功补偿，使电压恢复到额定电压水平。 由于500KV线路输送距离较远，其分布电容对无功功率的平衡有较大影响，利用发电厂无功设备输出和吸收无功功率，不仅降低线路输送有功功率，也加大了电压损耗，因此无功功率不宜长距离输送。一般在500KV枢纽变电站的主变压器低压侧安装无功补偿装置，满足无功功率就地平衡的要求，使500KV系统电压运行在额定电压水平。因此，无功补偿装置在平衡500KV电网中的无功功率，提高输电线路的静态稳定水平起着非常重要的作用。 二、无功补偿装置的原理 利用并联电容器产生无功功率，并联电抗器吸收无功功率。 无功补偿装置分类 目前在500KV变电站中广泛采用的无功补偿装置主要有并联电容器、并联电抗器、静止补偿装置和同步调相机等四种，而前三种在500KV变电站应用最广泛。 开关控制投切无功补偿装置 基本接线图如下： 它是利用断路器来实现电容器、电抗器的投切，特别是对于电容器，由于其投切时的静态过程比较严重，为限制投入产生的涌流，一般在电容器前面串联一个比较小的电抗器，同时此电抗器与电容器组成串联谐振滤波器，达到消除系统特征谐波的目的。为防止在投切时断路器重燃，要求断路器有较强的灭弧能力，一般多采用电压等级相对额定电压高的SF6或真空断路器。另外，由于Qc=U2/Xc，当连接点电压下降时，它所产生的无功功率将减少，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降，说明了断路器投切无功补偿装置的调节性能比较差，为此，??般采用多组容量相等的电容器来安装的方式改善其调节性能。 无功静止补偿装置 我国从上世纪80年代初建成500KV超高压线路时，就从国外成套引进了这种装置。它主要是利用可控硅元件同步控制电容器和电抗器的投切，向系统发出或吸收连续可变的无功功率，其响应速度比同步调相机和断路器控制的电容器电抗器要快得多，但对于维持系统动态稳定方面其性能不及同步调相机。无功静止补偿装置的接线图如下。 它主要由降压变压器T、固定电容器组FC、晶闸管投切电容器TSC和晶闸管控制的电抗器TCR组成。其中降压变压器的作用是为了满足晶闸管的电气参数优化的要求而设置，以减少设备费用。固定电容器组FC既可以安装在变压器T的高压侧，也可以安装在其低压侧，其中串联电抗器的作用与断路器投切无功补偿装置中的串联电卡电抗器相同。晶闸管投切电容器TSC与晶闸管控制电抗器TSC是无功静止补偿装置的主要设备，并决定其性能和运行特性。 晶闸管控制投切电抗器（TCR）。它由两个电抗器和一个双向晶闸管组成，其中L1主要用来限制晶闸管与L2之间故障时的通过晶闸管的电流。工程上利用控制晶闸管的导通角来控制电抗器L2的电流大小，达到控制无功输出的目的。显然，晶闸管全导通和完全截止，会导致L2的投入和退出。 （单相晶闸管控制投切电抗器） （2）晶闸管控制投切电容器（TSC）。其中电抗器L的作用有三：一是降低电容器投入时的涌流变化率，二是与电容器组成串联谐振滤波器，滤除系统的主要特征谐波，三是限制故障电流，保护晶闸管和电容器等元件。同样，工程上利用控制晶闸管的导通角来控制电容器组的投切，从而达到控制无功输出的目的。 （单相晶闸管控制投切电抗器） 四、无功补偿装置的运行与维护 1、根据无功静止补偿装置的基本结构，其运行方式一般有以下几种选择： 第一，TSC+TCR：这种运行方式适用于动态补偿且在正常情况下并不需要向系统提供太多的无功功率的情况下运行。 FC+TCR或FC单独运行方式：适用于向系统输出较大无功的情形。 FC+TCR+ TSC：这种方式具有较大的适应范围，也是静止补偿装置最基本的运行方式。 一般不单独使用TCR或TSC运行方式。 对于安装了两台静止补偿装置的变电站，要求两台装置的运行方式尽量一致。 2、正常运行时，一般要求静止补偿装置的无功出力控制在其额定容量的50%至60%范围内，保证其有一定的无功储备来抑制系统的动态扰动。 3、为了保证其快速调压功能，运行中必须采用逆调压方式来调节参考电压，即当系统处于高峰负荷时，应上调参考电压以端电压升高；当系统处于低谷负荷时，则下调参考电压，使端电压降低。但必须注意参考电压的调节应使其运行容量维持在原定的调压范围内，以防止补