风电场常用补偿装置调研报告(最终版) .pdf

风电场常用无功补偿装置调研报告

风力发电的并网运行一方面具有显著的经济效益和社会效益，另一方面也对

电网的电能质量和安全稳定运行造成一定的影响，需加装动态无功补偿装置进行

治理。目前应用于风电场的动态无功补偿装置形式主要有TCR型SVC、MCR

型SVC以及SVG，以下分别介绍三种装置的工作原理，并且通过占地面积、响

应速度、谐波含量、损耗、噪声、可靠性、后期维护性等性能指标及国内外运行

情况说明、运行业绩、性价比等方面来论述这三种补偿方式的特点。

1TCR型动态无功补偿装置

TCR+FC型SVC工作原理

TCR型SVC主要由滤波支路及TCR支路组成，滤波支路滤除谐波电流的同时

给系统补偿容性无功功率，滤波支路投入后给系统提供的容性无功功率不能调

节。TCR主要是发出感性无功功率，通过调节晶闸管的导通角改变输出的感性无

功功率，以此调节SVC补偿的无功功率，调节负荷功率因数及母线电压。

按照公式(=恒定值

Q系统）Q（负载）Q（滤波器）Q（TCR电抗器）

SLCTCR

（或0）,保证系统送至负载的无功功率不变，就可以稳定电压及保证功率因数

恒定。

图1SVC组成图

TCR的工作原理如图2所示，通过控制晶闸管的触发角可将电抗器的电流

从零调节到相应的额定值。由电抗器和晶闸管组成的装置，在控制信号的作用下

好像是个可变电感；可变电感和固定电容器组合既可形成容量适当的电容性负

荷，也可形成容量适当的电感性负荷，并且具有静补装置的一切优点，其带电容

器组的输出特性如图3所示。

图2TCR装置典型应用线路图3带电容器的TCR输出特性

图4为一简化后的单相TCR原理图，为分析方便，假定电抗器接在一个无

穷大电源上，该电源具有恒定幅值和频率的正弦波形电压。

晶闸管以同步方式将电抗器投入和切除，晶闸管阀由两个相反极性并联连接

的晶闸管组成。只有在每个正的或负的半周期中从电压峰值到电压过零的间隔内

（电角度为正方向90～180°，负方向270～360°）晶闸管被触发导通，电抗器

才可能进行同期投切。在每个半周期内，当通过电抗器的电流大于晶闸管维持电

流时，电抗器保持投入状态，晶闸管导通。图4同时给出了电压和电流波形。

u

i

ασ

图4TCR单相电路原理及波形图

响应速度

TCR+FC型SVC设备动态部分采用的是晶闸管相控电抗器，国内SVC厂家

基本可以将整机响应时间做到20ms以内,足以满足负荷动态无功补偿快速、准确

的要求。中电普瑞SVC采用专用算法及全数字DSP控制芯片，保证SVC整机

响应时间小于12.5ms。

调节特性

TCR+FC型SVC通过改变晶闸管的触发角来改变TCR的无功输出，而TCR

触发精度可以达到0.1电角度，所以可以得到线性平滑的无功输出。

占地面积

由于TCR型SVC采用高压晶闸管阀组以及空心式相控电抗器，FC滤波器

组，因此整套装置的占地面积较大。

设备损耗

SVC一次设备都安装在高压侧，工作电流较小，据统计，TCR型SVC设备

的平均损耗为设备补偿容量的0.5%-0.7%。

谐波特性

根据三角形一边上的基波电流和谐波电流随电流导通角的变化关系可以看

出，TCR最重要的是3次、5次、7次、9次、11次和13次谐波电流，它们的

最大值分别为13.0%、