无功补偿设备主要分类简介

无功补偿是电力系统及电力设备稳定运行的重要保障，无功补偿设备也是输配电网必备的重要设备。无功补偿设备大致可分为三类：调相机、静止无功补偿装置（Static Var Compensator，SVC）、静止无功发生装置（Static Var Generator，SVG）。

调相机或称同步调相机、同步补偿机是较早出现的一类无功补偿设备。调相机实际是一台空载运行的同步电动机，利用同步电动机在不同励磁电流下的发出或吸收无功电流的能力起到无功补偿作用。当正常励磁时，调相机的电枢电流接近于零；过励磁时，调相机向电网发出无功电流；欠励磁时，调相机从电网中吸收无功电流。因此，调相机经常运行在过励状态，励磁电流较大，损耗也比较大，发热比较严重。为方便运行起见，调相机一般与发电厂中的同步发电机组或负荷端的异步电动机组安装在一起，容量较大的调相机还需要采用氢气冷却。以上缺点均大大限制了调相机的应用范围，目前除在高压直流输电线路的终端作动态无功支持外，已很少使用。

SVC是目前应用最为广泛的一类无功补偿设备。单就字面而言，SVC中的“Static”即静止，是相对于调相机的旋转而言，因此除调相机和SVG之外，凡是用电感或电容进行无功补偿的装置均可称作SVC。按国际大电网会议的定义，SVC可分为以下7类：机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）、自饱和电抗器（SR）、晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）。实际上以上7类仍未能涵盖全部SVC设备，例如MCR(Magnetic Control Reactor)——磁阀式可控电抗器设备以及由以上两类或几类技术混合构成的设备。一般认为应慎重使用SVC这一名词，因为其所能指代的范围过于宽泛。

在种类繁多的SVC设备中，一般可按控制/投切设备的种类分为机械投切型及电力电子型两大类，通常所称的SVC设备也是指这两类。前者一般包括机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）等，共同特点是采用机械投切开关如接触器、遥控断路器等作为投切设备，其优点是鲁棒性较好、不易受谐波干扰等，缺点则是响应时间长、一般只能分级投入不易实现动态无级补偿等。后者一般包括晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电

抗器（TSR）等，其优点是响应速度快、控制精度较好、能实现过零投切、具备动态补偿能力等，缺点则是电力电子器件易受谐波干扰。随着电力电子技术的发展，电力电子型SVC设备有逐渐取代机械投切型SVC设备的趋势。

SVG（Static Var Generator）与SVC一样，也是一种“静止”设备，是近年出现的新一代无功补偿设备。SVG以IGBT模块构成的电压源型逆变器为核心，通过实时检测负载电流波形，并调节桥式整流电路交流侧输出电流达到调节负载电流的幅值和相位的目的。通过以上调节，可以吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿。SVG具有响应速度快、吸收无功连续、产生的高次谐波量小、调节范围广、耗损与噪音小等突出优点。 SVG的主要问题是电压等级和容量受IGBT器件性能限制，较难做到较高电压等级和较大规模容量，目前一般在1kV以下电压等级应用较为广泛。

SVG静止无功补偿器

无功功率补偿编辑词条分享 ?新知社新浪微博人人网腾讯微博移动说客网易微博开心001天涯MSN ? 1 定义 ? 2 产生和影响 ? 3 作用 ? 4 装置无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(X C)或感性电抗(X L)时所形成的功率分量（分别为）。这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。因而需要对无功功率进行补偿。合理配置无功补偿（包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式）是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。在运行中,合理使用无功补偿容量，控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在需要有功功率 (P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。无功补偿可以收到下列的效益：①提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SV

低压无功补偿控制器设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告课题名称低压无功补偿控制器设计系别专业班姓名评分导师（签名） 2011年5月6日中国石油大学胜利学院

低压无功补偿控制器设计开题报告 1国内外研究现状早期的无功补偿装置为同步调相机和并联电容器。同步调相机可理解为专门用来产生无功功率的同步电机，可根据需要控制同步电机的励磁，使其工作在过励磁或欠励磁的状态下，从而发出大小不同的容性或感性无功功率，因此同步调相机可对系统无功进行动态补偿。但是它属于旋转设备，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，成本高，且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。并联电容器简单经济，灵活方便，但其阻抗固定，不能跟踪负荷无功需求的变化即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力电子技术的发展，近几年出现了多种电力系统无功补偿新技术。电力电子技术是无功补偿技术的基础，电力电子器件向快速、高电压、大功率发展，使采用电力电子器件的无功补偿从根本上改变了交流输电网过去基本只依靠机械型、慢速、间断及不精确的控制的局面，从而为交流输电网提供了空前快速、连续和精确的控制以及优化潮流功率的能力。随着电力电子器件的发展，无功补偿控制器在其性能和功能上也出现不同的发展阶段。无功补偿控制器己由基于SCR的静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC）、晶闸管控制串联电容补偿器（Thyristor Controlled Series Compensator-TCSC）发展到基于GTO的静止无功发生器（Static Var Generator-SVG）、静止同步串联补偿器（StaticSynchoronous Series Compensator-SSSC）、统一潮流控制器（Unified Power FlowController-UPFC）、可转换静止补偿器（Convertible Static Compensator-CSC）等。（1）静止无功补偿器（SVC）早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor-SC）型，1967年英国GEC公司制成了全世界上第一批饱和电抗器型SVC。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快，但因其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。由于使用晶闸管的SVC具有优良的性能，所以十多年来占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此，SVC一般专指使用晶闸管的静补装置。

SVG无功补偿装置

SVG无功补偿装置讲解说明一、SVG无功补偿装置的应用场合凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置（这是国家电力部门的规定），特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。二、SVG无功补偿装置与目前国内其他产品相比的优势 1、补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.8-0.9左右。SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.98以上，这是目前国际上最先进的电力技术，国内掌握这项技术的目前就我们一家； 2、补偿时间：国内的无功补偿装置完成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在5-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。无功补偿需要在瞬时完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候反而来了的不良状况； 3、有级无极：国内的无功补偿装置基本上采用的是3—10级的有级补偿，每增减一级就是几十千法，不能实现精确的补偿。SVG可以从0.1千法开始进行无极补偿，完全实现了精确补偿； 4、谐波滤除：国内的无功补偿装置因为采用的是电容式，电容本身会放大谐波，所以根本不能滤除谐波，SVG不产生谐波更不会放大谐波，并且可以滤除50%以上的谐波； 5、使用寿命：国内的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。SVG使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上不要维护。三、为什么要使用无功补偿装置无功补偿技术是一种很传统的电力技术，它代表了一个国家电力水平的高

无功补偿装置几种常见类型比较

无功补偿装置几种常见类型比较常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜，占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。

磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR）相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图所示。通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图优点：响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被

静止无功补偿器的研究课程设计

1 静止无功补偿器的总体设计 1.1 静止无功补偿器的主电路 ASVG 分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型。两者的区别是直流侧分别采用的是电容和电感这两者不同储能元件，对电压型桥式电路，还需要串联上电抗器才能并上电网；对电流型桥式电路，还需要并联上电容器才能并上电网。实际上，由于运行效率的原因，实际应用的ASVG 大多采用的是电压型桥式电路。因此ASVG 专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿的装置。ASVG 的基本结构如图1-1。它由下列几部分组成：电压支撑电容，其作用是为装置提供一个电压支撑；由大功率电力电子开关器件（IGBT 或GTO ）组成的电压源逆变器（VSC ），通过脉宽调制（PWM ）技术控制电力电子开关的通断，将电容器上的直流电压变换为具有一定频率和幅值的交流电压；耦合变压器或电抗器，一方面通过它将大功率变流装置与电力系统耦合在一起，另一方面还可以通过它将逆变器输出电压中的高次谐波滤除，使ASVG 的输出电压接近正弦波。图1-1 电压型补偿器结构图上图为电压型的补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的补偿器。交流侧所接的电感L 和电容C 的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。无论是电压型，还是电流型的SVG 其动态补偿的机理是相同的。当送到逆变器的脉宽恒定时，调节逆变器输出电压与系统电压之间的夹角δ就可以调节无功功率和逆变器直流侧电容电压Uc ，同时调节夹角δ和逆变器脉宽，即可以在保持Uc 恒定的情况下，发出或吸收所需的无功功率。SVG 装置的核心部分是逆变电路，它将整流后的直流电压进行逆变以产生-个频率与系统相同的交流电压，并且这个电压的幅值和相位都可调，然后通过电抗器把这个电压并到电网上去，从而产生所需的交流无功功率。利用IGBT 智能模块后，逆变器电路无论是在体积、性能、稳定性上还是控制方式上都得到了极大的简化。本文中所介绍到的静止无功发生器是电压型的SVG ，它具有主电路的拓扑结构简单，且逆变装置所用的电压型器件IGBT 易于控制，灵活方便。 1.2 静止无功补偿器的工作原理系统线路整流器..系统线路 V dc 电压源逆变器耦合变压器系统电压

无功补偿装置的设计要求

无功补偿装置的设计要求对于电压为lOkV及以下、单组容量为1000kvar及以下的无功补偿电容装置的设计要求如下。 ①电容器装置载流部分（开关设备及导体等）的长期允许电流，G 1214T1UF高压不应小于电容器额定电流的1. 35倍，低压不应小于电容器额定电流的1.5倍。 ②电容器组应装设放电装置，使电容器组两端的电压从峰值（2倍额定电压）降至50V所需的时间，对高压电容器最长为5min，对低压电容器最长为1min。 ③高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时也可接成三角形；低压电容器组应接成三角形。 ④高压电容器组应直接与放电装置连接，中间不应设置开关设备或熔断器。低压电容器组和放电设备之间，可设自动接通的接点。 ⑤电容器组应装设单独的控制和保护装置，但为提高单台用电设备功率因数用的电容器组，可与该设备共用控制和保护装置。 ⑥单台电容器应设置专用熔断器作为电容器内部故障保护，熔丝额定电流为电容器额定电流的1.5～2倍。 ⑦当装设电容器装置附近高次谐波含量超过规定允许值时，应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器，串联电抗器也可兼作限制合闸涌流的电抗器。 ⑧电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时，应将电容器的

外壳和支架接地。当电容器的额定电压低于电力网的标称电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合。 ⑨装配式高压电容器组在室内安装时，下层电容器的底部距离地面不应小于0. 20m，上层电容器的底部距离地面不宜大于2. 50m，电容器装置顶部至屋顶净距不应小于1m，电容器布置不宜超过三层。装配式电容器组当单列布置时，网门与墙距离不应小于1.30m;当双列布置时，网门之间距离不应小于1.50m。 ⑩电容器外壳之间（宽面）的净距不宜小于0.lOm，但成套电容器装置除外。 ⑩设置在民用主体建筑中的低压电容器应采用非可燃性油浸式电容器或干式电容器。

如何选择无功补偿装置

如何合理选择无功补偿装置无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。一、按投切方式分类: 1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。 2. 瞬时投切方式瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、

高低压无功补偿装置设计选型结构

高低压无功补偿装置设计选型结构 1、装置主要由并联电容器、电容器专用熔断器、串联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、隔离接地开关、支柱绝缘子、连接母线和电容器构架等设备组成。若采用双星形接线中性点不平衡电流保护或单星形接线桥差保护，应有电流互感器。 2、串联电抗器串接在电容器组的回路中，用于抵制高次谐波和限制合闸涌流。用于抵制5次用以上谐波时，电抗器可按Xl/Xc=4.5%-6%配置。用于抵制3次用以上谐波时,电抗器可按Xl/ Xc=12%-13%配置。仅用于限制涌流时，电抗器可按Xl/ Xc=0.5%-1%配置。 3、氧化锌避雷器并接在电容器组线路上，以限制投切电容器所引起的操作过电压。 4、放电线圈并接于电容器组的两端，当电容器组继开电源时，能将电容器两端剩余电压在5秒~20秒内自电压峰值降至0.1倍额定电压或50V以下。 5、根据装置所装置设备（电容器、电抗器等）的布置可分为片架式、柜式、围栏式、模块式、集合式和户外箱式等形式。片架式结构即以片架（包括直梁、横梁和横档等）为计量单位的零部件，通过螺栓等系列标准件连接而成电容器组构架，其四周为网门。装置具有价格低、运输方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。柜式结构即将所配置的元器件均装在类似高压开关柜的构架上，柜门用钢板网或镀锌钢板网制成。装置由电抗器柜、放电柜和电容器柜等三部分组成。装置具有外观整齐，方便安装等特点。6kV和10kV等电压等级容量在300kvar~3000kvar 的装置适宜采用该结构形式。模块式结构即将设备安装在用型材制成的单元模块上，安装时只需层层或行行拼接即可。该结构又分立式电容器安装和卧式电容器安装两种形式，且单元电容器宜采用内熔丝电容器，具有外形整齐、安装方便等特点。6kV和10kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。集合式结构即由密集型电容器等设备组成的电容器组。具有占地面积小、安装维护方便等特点。6kV、10kV和35kV等电压等级的装置适宜采用该结构形式。围栏式结构即将可拆式网门护栏在电容器组和电抗器等设备的四周，围栏和设备间留有检修通道。35kV等电压等级的装置适且采用该结构形式。户外箱式

无功补偿设备主要分类简介

无功补偿设备主要分类简介无功补偿是电力系统及电力设备稳定运行的重要保障，无功补偿设备也是输配电网必备的重要设备。无功补偿设备大致可分为三类：调相机、静止无功补偿装置（Static Var Compensator，SVC）、静止无功发生装置（Static Var Generator，SVG）。调相机或称同步调相机、同步补偿机是较早出现的一类无功补偿设备。调相机实际是一台空载运行的同步电动机，利用同步电动机在不同励磁电流下的发出或吸收无功电流的能力起到无功补偿作用。当正常励磁时，调相机的电枢电流接近于零；过励磁时，调相机向电网发出无功电流；欠励磁时，调相机从电网中吸收无功电流。因此，调相机经常运行在过励状态，励磁电流较大，损耗也比较大，发热比较严重。为方便运行起见，调相机一般与发电厂中的同步发电机组或负荷端的异步电动机组安装在一起，容量较大的调相机还需要采用氢气冷却。以上缺点均大大限制了调相机的应用范围，目前除在高压直流输电线路的终端作动态无功支持外，已很少使用。 SVC是目前应用最为广泛的一类无功补偿设备。单就字面而言，SVC中的“Static”即静止，是相对于调相机的旋转而言，因此除调相机和SVG之外，凡是用电感或电容进行无功补偿的装置均可称作SVC。按国际大电网会议的定义，SVC可分为以下7类：机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）、自饱和电抗器（SR）、晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）。实际上以上7类仍未能涵盖全部SVC设备，例如MCR(Magnetic Control Reactor)——磁阀式可控电抗器设备以及由以上两类或几类技术混合构成的设备。一般认为应慎重使用SVC这一名词，因为其所能指代的范围过于宽泛。在种类繁多的SVC设备中，一般可按控制/投切设备的种类分为机械投切型及电力电子型两大类，通常所称的SVC设备也是指这两类。前者一般包括机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）等，共同特点是采用机械投切开关如接触器、遥控断路器等作为投切设备，其优点是鲁棒性较好、不易受谐波干扰等，缺点则是响应时间长、一般只能分级投入不易实现动态无级补偿等。后者一般包括晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电

无功补偿装置SVG简介

高压SVG培训我是思源清能电气电子有限公司，服务工程师，张治福，我的手机号是：第一章装置电气原理与构成 1.1电气原理 SVG装置的主电路采用链式逆变器拓扑结构，Y形连接，10kV装置每相由12个功率单元串联组成，6kV装置每相由8个功率单元串联组成，运行方式为N＋1模式。下图所示为SVG装置的连接原理图。

图1-1 10kV装置的连接原理图图1-2 6kV装置的连接原理图 10kV装置的电气原理如下图。图1-3 10kV装置的电气原理图 1.2装置构成 SVG装置主要由五个部分组成：控制柜、功率柜、启动柜、连接电抗器和冷却系统。这里采用风冷。

1.2.1控制柜控制柜由控制器、显示操作面板、控制电源、继电器、空气开关等部分组成。控制电源提供了DC24V和DC5V电源系统，为控制器和继电器操作供电。操作面板包括了液晶屏显示、信号指示灯。操作部分包括启机按钮、停机按钮和复位按钮。空气开关的功能如下表所示。表2-1 空气开关功能表

第二章装置的控制面板说明 2.1 装置的运行状态 SVG装置带电时，运行在五种工作状态：待机、充电、运行、跳闸、放电。各状态说明和转换关系如下： 1)待机状态装置上电后立即进入待机状态，然后进行自检。若无任何故障且状态正常，装置复位后，则点亮就绪灯。若在就绪情况下收到用户启机命令，则闭合主断路器。主断路器闭合后即转入充电状态。 2)充电状态表示装置的直流电容正在充电，由于装置为自励启动，主断路器闭合即表示装置已经进入了充电状态。若在主断路器闭合后直流电压充电到超过直流设定值，则自动闭合启动开关以短路充电电阻，启动开关闭合后延时10s自动转入并网运行状态。 3)运行状态表示装置处于并网运行的工作状态，可以在各种控制方式下输出电流，达到补偿无功、负序或谐波的效果。若在此过程中出现报警，报警指示灯亮，不影响装置正常运行；若在此过程中出现过流、同步丢失等可恢复故障，装置将闭锁，待手动或自动复位消除故障后，装置将重新解锁运行；若在此过程中出现严重故障或收到停机命令，装置将发跳闸命令，并转到跳闸状态。 4)跳闸状态表示装置正在执行跳闸指令。一进入跳闸状态，装置就立刻发跳闸命令。检测到主断路器断开后进入放电状态。 5)放电状态表示装置正在放电。主断路器断开后，直流电容将缓慢下降直至为0。该状态时持续10s后装置自动转入待机状态。 2.2 控制柜屏面说明装置提供了液晶操作面板、控制按钮和远程后台三种方式对装置进行操作。

智能无功补偿器的设计和实现

修改稿收到日期:2010-03-22。第一作者董鹏飞,男,1984年生,现为郑州大学自动化专业在读硕士研究生;主要研究方向为模式识别与智能系统。智能无功补偿器的设计和实现 Desi g n and I m p l e mentati o n o f I ntelli g ent Co mpensator for Reacti v e Power 董鹏飞李建华李盛 (郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001) 摘要:针对电力系统中无功补偿装置的发展现状,通过对无功补偿原理和方式的分析研究,设计了基于P I C18F4520单片机的智能无功功率补偿控制仪。该控制仪以九域图原理作为投切电容器的依据,并通过RS 232/485串行口与GPRS 模块连接,实现与主控中心进行实时数据的传输和交换。实测应用证明,该系统避免了复杂的参数计算,简化了系统结构,且价格低廉、软件编程简单、抗干扰能力强。关键词:无功补偿控制器功率因数串口通信 GPRS 中图分类号:T M 46 文献标志码:A Abstract :In accordance w it h t he current stat us o f reacti ve po w er compensati on i n electric po w er syste m,t hrough anal y sis and research on the co mpensation pri nci ple and mode ,t he compensati on controll er based on P I C18F4520si ng l e chi p co mputer has been desi gned .The contro ll er a dopts t he ni ne zone graphic t heory as t he criteria o f connecti ng or disconnecti ng the capac i tor ,and t hrough RS 232/485serial port to connect w ith GPRS modul e t o m i ple ment rea l tm i e dat a trans m i ssi on and exchange w ith ma i n contro l center .T he rea l t est verifi es t ha t t he complicated ca l cu l ati on of the parameters is avo i ded by the syste m ;and t he s yste mati c structure is sm i p lified .The syste m features l o w cos,t ease program m i ng and off ers h i gh anti i nterf erence capability . K ey words :Compensati on for reactive power Controller Power fact or Seri a l co mmunica ti on GPRS 0 引言随着国民经济的发展,工厂自动化和办公自动化程度的不断提高,电子设备对供电电源的供电质量要求也越来越高。工厂内碳硅炉的整流设备、电焊机和电子设备等会产生大量的无功功率及高次谐波,这将会严重污染电网,降低电网的运载能力和电能损耗,影响电子设备的正常运行 [1] 。为提高用户的用电质量、净化电网、提高电网的运载能力、降低电能损耗,避免随之引起的危害和损失,应对无功功率进行治理,而电力网络性能要求的提高增加了无功补偿控制装置的成本。为了解决成本与性能之间的矛盾,设计了以P I C18F4520单片机为核心的智能无功功率补偿装置,系统在降低网损的同时,也有效地提高了配电系统的电压质量。 1 系统的总体结构设计在电力系统中,由于各用电器的参变量基本相同,通过对这些参变量的数据分析,基本上可以实现对线路中的设施进行自动控制的目的。无功补偿方式一般采用三相固定补偿、三相动态补偿和单相动态补偿相结合的方式。系统框架如图1所示。图1 系统架构图F i g .1 Structure of t he sy stem 系统一般在强交电磁场环境中工作,为防止干扰信号所造成的开关误动作,系统必须具有较强的抗干扰能力。因此,控制器的数据处理部分选用抗干扰能力和计算能力强的PI C18F4520单片机,输入端信号采用双光耦合的线性耦合器件进行隔离。同时,为保证提供的变量以及参变量数据的精度,前级采样互感器采用精度为 5%的互感器,运放采用失真较小的L M 134系列,A /D 转换部分采用AD7656。此外,系统选用20MH z 晶振, 智能无功补偿器的设计和实现董鹏飞,等

无功补偿及电能计算

摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率有功功率

简析变电设计中无功补偿装置的设计方式

简析变电设计中无功补偿装置的设计方式发表时间：2018-02-08T15:52:08.367Z 来源：《防护工程》2017年第29期作者：孙超 [导读] 随着社会经济发展水平的不断提高，电网建设规模逐渐扩大，但是我国的国情决定了变电站分布不均的现实情况。国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北省秦皇岛市 066000 摘要：随着社会经济发展水平的不断提高，电网建设规模逐渐扩大，但是我国的国情决定了变电站分布不均的现实情况。无功补偿装置，能够有效提高电网电能的传送质量，对于减少电网运行过程中的线路损耗问题起到良好的促进作用。在变电设计工作中做好无功补偿装置的设计工作，能够有效维持电网运行的安全性和稳定性，同时在很大程度上还能够促进社会经济的发展，保障人们的生产生活。本文就变电设计中无功补偿装置的设计方式进行分析。关键词：变电设计；无功补偿装置；设计方式在经济建设快速发展过程中，电网建设与电网普及覆盖面不断扩大，但是由于我国电网建设起步较晚，易出现供电不良、供电分布不均等现象，这对城市用电造成了一定的影响，而无功传输可以减少电网电压输送损耗，因此为了能够更好的提高电网电能输送量，为居民用电量提供有效保障，加强变电设计中无功补偿装置设计方式研究就显得越发重要。 1 变电设计中进行无功补偿的必要性电力传输系统中最常见的用电设备有变压器、异步电动机、输电线路等，大部分设备都是属于感性负荷性质的元件，在运行的过程中应该要向这些设备提供相应的无功功率，无功电源主要有发电机、静电电容器、静止补偿器等，无功功率的产生一般不会产生太多的能耗，但是无功功率在传输的过程中会产生电压以及功率的损耗。如果是由发电企业直接向用户提供无功功率，则会导致输电线路以及变压器因为输送大量的无功功率造成能量损耗，对经济效益是一种损耗。因此在电能的传输过程中，为了最大限度地减少无功功率在传输过程中的损耗，提高输电、配电设备的功率，应该要加强无功补偿设备的配置，按照分级补偿和就地平衡的原则进行合理的布局。合理地布置无功功率的补偿容量，改变电力网的无功潮流分布，可以减少电能传输网络中的有功功率的损耗以及电压的损耗。从而对用户端使用的电能的质量进行改进。在进行无功补偿装置的设置过程中，应该要根据电网的电压、系统的稳定性、无功平衡等多方面的要素，对补偿装置的设置地点、补偿装置的容量、种类形式等进行确认。电气的安装过程中，应该要从安装地点的自然环境、各种装置的接线方式、布置形式等方面出发，避免装置引起的操作过电压和谐振过电压对电能产生影响。 2 无功补偿的概念和原理在供电系统中，所谓的无功补偿是对无功功率补偿的简称，主要功能是提高供电效率，降低输电线路损耗以及供电变压器，提高电网的功率因数，改善供电环境。所以，无功补偿在电力系统中占据着不可缺少的地位。对无功补偿装置进行合理的配置，可以提高供电质量，减少电网损失，假如选择不合适的电网，就可能导致电压不断波动，谐波不断增大等诸多问题。在电网输出的功率中，包括了无功功率和有功功率两部分，无功功率不可以直接消耗电能，把电能转化成另一种形式的能，而这种能是电气设备做功不可缺少的条件，与此同时，它还可以实现和电能的周期性转换；有功功率主要是直接消耗电能，把它转化成其他形式的能，比如化学能、热能等，并且利用这些能做功。所说的无功补偿的原理指的是，把具有感性功率负荷的装置和具有容性功率负荷的装置在同一个电路上实现并联，使能量可以在两种负荷之间可以相互流通，进而利用容性负荷输出的无功功率，对感性负荷所需要的无功功率进行补偿。从实质方面分析，就是用交流电容器代替原来的变压器或者电网，进而提供相应的无功功率。 3 变电设计中无功补偿装置的设计方式 3.1 调相机设计在进行变电设计无功补偿装置设计时，调相机设计是以往最常使用的一种设计方式，具体而言，调相机无功补偿设计方式应用过程中，主要是利用了同步调相机这一装置设备，此种装置设备与发电机的原理大致相同，是通过励磁运行作用让电力系统中接收到无功功率，而当欠励磁运行时，电力系统又可以将感性电磁再次传输出去，这样就实现最佳的无功负荷运行效果。因此在进行调相机无功补偿设计时，重要的就是对励磁运行装置进行调节控制，从而实现同步调相机对装置中无功功率电压的吸收或者输出，为电力系统的安全运行提供最大限度的保障。但是值得注意的是，在进行调相机无功补偿设计时，由于同步调相机属于旋转式机械，在运用的过程中有功损耗比较大，因此若是使用的同步调相机容量比较小，易造成成本方面的浪费，因此在电网系统运行需求量不断增加的今天，利用调相机进行无功补偿设计还应不断进行改进。 3.2 电容器设计电容器设计也是变电设计中无功补偿装置设计的一种常见方式，电容器无功补偿设计，就是在电网中并联电容器，从而实现容性负载提升，这样电网系统在进行容性功率吸收或者输出时，就可以更好的实现线路中感性负荷方面的无功要求，进而实现最佳的无功补偿效果。同时利用电容器进行无功补偿设计，投资费用比较少，并且调试方便，既可以集中式的进行使用，也可以分散性的进行设置，因此此种设计当时的灵活性是比较好的。由于电容器无功补偿设计具有如此多的优势，因此有数据调查显示，在我国已经有90%的电网系统利用电容器设计进行无功补偿。但是在利用电容器进行无功补偿时，必须要保障无功功率与节点电压数值之间呈现一种正比例关系，这样才能减少电力系统之中电压的损耗，若是在进行电容器无功补偿设计时，无法满足这一要求，实际补偿效果也会受到一定的影响，这是现下应用电容器无功补偿设计方式的一大难点，为此还需不断的加强电容器无功补偿设计方式方面的研究。 3.3 无功补偿器（SVC）设计无功补偿器是第二代无功补偿装置，通常而言是指静止无功补偿器，其应用范围有输电系统的负载无功补偿以及波阻补偿。具有代表性的有晶闸管投切电抗器（TCR）、晶闸管控制电抗器+固定电容器（TCR+FC）、晶闸管投切电容器（TSC）。实现无功补偿的原理就是通过控制晶闸管触发角，来改变接入系统的等效电纳，从而实现调节系统中无功功率的输出的目的。但是该种装置尚存在问题：由于晶管具备班控的特点，一旦被触发导通，则只有等到流经它的电流不超过维持电流之后才能够关断，因此在半个电源周期时间范围内，反并联

动态无功补偿装置

动态无功补偿装置随着现代电力电子技术的发展，产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。电力电子装置不仅可以发送而且还可以吸收无功功率，其本身也成为产生无功的功率源。在许多情况下，动态补偿有功功率或在补偿无功的同时也补偿部分有功功率，对改善电能质量会有更好的效果。随着电网中精密电能用户的增多，要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。近年来，为了进一步提高配电电能质量指标，出现了多种动态的改善电能指标的电力电子设备。这些提高电能质量和供电可靠性的技术称为契约电力(custom power)。补偿技术发展的初期，人们已经注意到补偿无功功率和补偿系统参数存在某些相同的效果，有时甚至会产生更适合用户的效果，因此，补偿参数技术在电网中有着重要的应用领域。最常用的是串联电容输电补偿，他对减少电压变动，提高电力系统稳定性起到重要的作用。本文对电力系统中为提高电能质量所使用的各种补偿技术及动态补偿方式作了概括性的介绍，重点叙述了补偿技术的发展及其技术前景，讨论了正在开展的新的补偿技术以及补偿用能源的合理使用，并表明了对当前电网中应用各种补偿方式的看法和评价。电力电子技术应用于电网和用户后使电网上产生了更多的无功和谐波，而用于滤波的技术实际上与补偿技术是相互联系也是相互影响的，因此，对滤波技术的进展也作了介绍。 1并联无功补偿 1.1同步调相机同步调相机是最早用于电网的无功补偿设备，适合于电网电压调节。但调相机的反应速度较慢，因此对瞬时电压波动效果较差。他以励磁电流调节来改变发出电压，从电压的幅值大小决定无功功率的输出，同步电机的启动和运行需要很大的维护工作量，这是他的弱点。同步调相机运行中转子有惯性，在故障瞬间调相机向系统输出短路电流，增大系统的短路容量。对系统容量偏小而且电网短路电流不够大的电网（如直流输电的受端），同步调相机还是有显著作用的。但是，在一般电网中，由于短路容量往往偏大，甚至于需要采取限流措施，不适合采用同步调相机。目前，除了需要加大短路容量外，作为无功和电压补偿的同步调相机已经被完全淘汰。 1.2静止无功补偿器(static var compansator，SVC) 平滑动态补偿是指所补充进电网的无功电流，他是按照电网无功需求的变化而变化的。由于无功是与电压直接联系的，所以调节无功在很大程度上是为了系统电压的质量和电压支撑。静止无功补偿器目前主要有以下2种类型，一种是晶闸管投切电容器(TSC)，另一种是晶闸管控制电抗器(TCR)。TSC与普通电容器不同之处，在于用晶闸管代替了断路器作电容器组的投切。TCR则连续调节电抗器电流大小，使无功按要求变化，下面分别说明其特点。 1.2.1晶闸管投切电容器(TSC)

静止无功补偿器的控制方式

SVC 输出容量控制主要有电压控制和恒导纳控制两种方式,可以在运行人员的指令下互相切换。 3.1.1电压控制模式这种控制模式下控制系统将测量所得到的母线电压Vmeas与一个设定的参考电压Vref 进行比较,然后将差值进行计算, 得到一个标么值电纳信号Bref ,该电纳值除以单组机械可投切电容(电抗) 器的电纳值可以确定需要的电容(电抗)器数目,而差值由TCR来补充。随后将该标么值电纳送往脉冲触发发生电路,控制TCR 的触发角。SVC稳态特性曲线的斜率采用电流反馈来实现,这种方法能够保证在SVC 控制范围内使端电压和端电流之间保持线性关系。实测的SVC电流ISVC与代表调差率的系数KSL相乘,构成信号VSL再输入到加法节点。当ISVC为感性时, VSL取正;当ISVC为容性时,VSL取负。其传递函数为:G( s) =K1（1+s T Q）/s(1+s Tp),其中T Q=Tp+Kp/K1 由于Tp通常设为零,因而控制器转化为简单的比例积分器,比例系数Kp 反映响应速度。电压调节器输出的电纳参考信号被送到触发计算单元,该单元计算出6 组触发角,送至脉冲发生电路,从而在SVC 母线上得到期望的电纳值,达到设定的控制目标。 3.1.2恒导纳控制模式在该模式下,SVC 的等效导纳Bord 由运行人员设定,且该导纳可以在规定范围内连续可调。Bref来自电压调节器的输出,在恒导纳模式下被偏置。首先根据监控单元提供的开入量需要确定已投运的电容(电抗) 器组的等效电纳,然后经过电纳计算,得出仍需投切的电容(电抗) 器组以及需要的TCR 触发角连续调节的等效感性电纳。最后换算成触发角发送到触发脉冲发生电路。 3.1.3 PWM电流控制对PWM电路的电流控制可分为间接电流控制和直接电流控制。前者通过控制整流器产生的交流电压基波分量的相位和幅值来实现PWM 交流侧的电流控制；后者采用跟踪型PWM控制技术对交流侧的电流进行直接控制。在目前的STATCOM 系统中，考虑到PWM开关频率较低以及功耗问题，因此多采用间接电流控制。但间接电流控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏。相比之下，直接电流控制更能精确地控制PWM输出的电流，因此在DSTATCOM设计中，采用直接电流控制方法，从而可以设置较高的PWM 开关频率，减少输出电流谐波，获得较好的输出电流波形，进而降低系统设计成本，提高运行可靠性。该实验控制方法采用基于矢量变换的直接电流控制，其控制方案如下图所示。

各种无功补偿装置性能大比较

各种无功补偿装置的性能比较大类名称型号工作原理技术指标优点缺点应用场合旋转式无功补偿同步发电机/调相机欠励磁运行，向系统发出有功吸收无功，系统电压偏低时，过励磁运行提供无功功率将系统电压抬高可双向/连续调节；能独立调节励磁调节无功功率，有较大的过载能力其损耗、噪声都很大，设备投资高，起动/运行/维修复杂，动态响应速度慢，不适应太大或太小的补偿，只用于三相平衡补偿，增加系统短路容量适用于大容量的系统中枢点无功补偿静止式静态无功补偿机械投切电容器 MSC 用断路器\接触器分级投切电容投切时间 10～30s 控制器简单，市场普遍供货，价格低，投资成本少，无漏电流不能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，这样不但易造成接触点烧焊，而且使补偿电容器内部击穿，所受的应力大，维修量大适用无功量比较稳定，不需频繁投切电容补偿的用户机械投切电抗器 MSR 并联在线路末端或中间，吸收线路上的充电功率其补偿度 60% ~ 85% 防止长线路在空载充电或轻载时末端电压升高不能跟踪补偿，为固定补偿超高压系统 (330kV及以上) 的线路上静止式动态无功补偿SVC 自饱和电抗器 SSR 依靠自饱和电抗器自身固有的能力来稳定电压，它利用铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小调整时间长，动态补偿速度慢动态补偿原材料消耗大，噪声大，震动大，补偿不对称电炉负荷自身产生较多谐波电流，不具备平衡有功负荷的能力，制造复杂，造价高超高压输电线路晶闸管投切电容器 TSC 分级用可控硅在电压过零时投入电容，在380V低压配电系统中应用较多 10～ 20ms 无涌流，无触点，投切速度快，级数分得足够细化，基本上可以实现无级调节晶闸管结构复杂，需散热，损耗大，遇到操作过电压及雷击等电压突变情况下易误导通而被涌流损坏，有漏电流需快速频繁投切电容补偿的用户复合开关投切电容器 TSC+ MSC 分级先由可控硅在电压过零时投入电容，再由磁保持交流接触器触点并联闭合，可控硅退出，电容器在磁保持交流接触器触点闭合下运行 0.5s左右无涌流，不发热，节能使用寿命短，故障较多，有漏电流一般工厂/小区和普通设备，无功量变化大于 30s 晶闸管控制电容器 TCC 采用同时选择截止角β和导通角α的方式控制电容器电流，实现补偿电流无级、快速跟踪 20ms 价格低廉，效率非常高产生谐波低压小容量，非常适合广大终端低压用户