SVC装置的基本原理.docVIP

SVC装置的基本原理

第二章SVC的基本原理

静止同步补偿器SVC(StaticVarCompensator)被称为“静止的调相机”，是现代柔性交流输电系统(FACTS)的核心组成部分，其为以变换器技术为基础的并联无功补偿FACTS设备。典型的静止无功补偿装置是使用固定电容器加晶闸管控制电抗(FC和TCR)，使其具有吸收和发出无功电流的能力，提高系统功率因数，稳定电压源电压。它的重要特性是通过控制TCR的触发延迟角的变化，来改变补偿装置所需要的无功功率。TSC只能分组投切电容，和TCR配合使用时，才能连续调节补偿装置的无功功率。固定电容器加晶闸管控制电抗器型静止无功补偿装置能连续调节补偿装置的无功功率，且响应速度较快。因此，可以对无功功率进行快速动态补偿。

2.1SVC的基本结构

SVC的结构有很多，但基本元件是晶闸管控制的电抗器和晶闸管投切的电容器。其分类如图2.1。

图2.1SVC的基本结构

TCR支路由电抗器和两个反向并联的晶闸管串联构成，TSC支路由电容器和两个反向并联的晶闸管串联构成，其控制元件均为晶闸管。TCR支路的等值基波电抗是晶闸管导通角β或触发角α的函数。通过调整β或α可以平滑地调整并

由于组成部分较多而且较为复杂，TCR本身的反并联晶闸管、多组FC，这些虽然使得控制灵活，但也让运行维护更复杂。

由于TCR型SVC具有反应时间快，无级补偿，运行可靠，能分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格较便宜等优点，实际应用最广，在控制电弧炉负荷产生的闪烁时，几乎都采用这种型式。目前国内儿乎所有的轧钢机，提升机、电力机车、电弧炉的补偿设备都采用此类型的SVC。最广泛用于高压大容量无功补偿，与固定电容器或滤波器联用。可用作电压支撑，无功潮流控制，增加系统稳定性，以及减小电压波动，可分相调节，有对称化功能。目前，TCR与电容器联用，是动态无功补偿的第一选择，由于它产生谐波，滤波器与它联用是理想的方案，目前是连续调节的理想方法。

2.1.2TSC型SVC构成

它由降压变压器、电容器组、晶闸管阀和调节器构成。工作原理是通过检测到反并联的晶闸管阀两端的电压，在过零时控制晶闸管导通将电容器投入。

主要优点有:

（1）快速响应性、可频繁动作性、以及分相调节，有效地抑制电压波动问题。

（2）自身不产生谐波分量

由于电容器组是由晶闸管阀在其电压过零时投切的，电容器只是在两个极端电流值(零电流和额定正弦电流)之间切换，所以不会产生谐波。

（3）噪声小

（4）损耗很小

（5）控制灵活性好

（6）用于调压，调无功，减低电压波动

（7）快速深度无功补偿

这使得TSC可有效地用于防止电压崩溃——在系统故障和负荷电流急剧增加时，使用丁SVC装置快速补偿无功功率，对系统电压起支撑作用，可显著地抑制电压崩溃趋势。

主要缺点有:

（1）动态响应时间较长

（2）无功输出只能是级差的容性无功

每次只能投切一组电容器，实现级差无功补偿。

（3）限制过电压的能力

（4）无谐波吸收能力

由于本身没有设置滤波器组，所有没有谐波吸收能力。

（5）不可直接接于超高压

（6）运行维护较复杂

由于采用多组反并联晶闸管串联的形式，使得晶闸管的散热、导通的同时性、损坏的检测、以及维护等都带来了一定的难度。

因其具有快速响应性、可频繁动作性、以及分相补偿能力，可应用于对大型冲击性、快速周期波动变化、不平衡、非线性负荷(如电气化铁路、电弧炉、轧钢机、矿井卷扬机、风力发电站、大功率变频调速装置等)的动态无功补偿领域，可有效地抑制这些负荷所引起的电压波动问题，故是低压动态补偿的首选方式。对高压大容量需要大范围调节无功或电压的情况，也是好的选择。与TCR联用往往可以解决更多问题。

表2.1几种无功功率动态补偿装置的简要对比

装置

TCR

TSC

TCR+TSC

SVC

响应速度

10ms

10ms

10ms

10ms

吸收无功

连续

分级

连续

连续

控制

较简单

简单

较简单

复杂

谐波电流

大

无

大

小

分相调节

可以

有限

可以

可以

损耗

中

小

小

小

噪声

小

小

小

小

2.2SVC工作原理

SVC如图2.2接入系统中，根据负载无功的变化，电容器提供固定的容性无功，调整补偿电抗器输出感性无功功率QUOTE的大小，使得总的感性无功和容性无功相抵消，即系统无功QUOTE=QUOTE-QUOTE+QUOTE=常数(或0)，使系统无功功率保持基本不变，电压变化维持在允许范围内，以改善电能质量。LC滤波器的设计，理想情况下使流人系统的谐波电流QUOTE。但是在实际中TCR+TSC的损耗比TCR+FC损耗要小的多，而且补偿效果更好，所以这种装置最为常见。

图2.2SVC原理图

如图2.2所示，图中的降压变压器是为了降低SVC造