链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略
第43卷第18期电力系统保护与控制Vol.43 No.18 2015年9月16日 Power System Protection and Control Sep. 16, 2015 链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略
姚 钢1,2，方瑞丰1，李东东1，周荔丹2
(1.上海电力学院电气工程学院，上海 200090; 2.上海交通大学电气工程系，上海 200240)
摘要：直流侧电容电压平衡是链式静止同步补偿器安全稳定运行的前提。针对直流电容电压不平衡现象做出分析，提出了一种叠加有功电压矢量的直流电容电压平衡控制策略。通过上下层分层控制和叠加有功电压矢量调整控制信号，使得有功功率能按需分配以弥补各级联模块间损耗的差异。上层控制通过解耦实现总体有功、无功功率控制，下层控制通过叠加有功电压矢量实现电容电压平衡控制。该策略物理意义明确、算法简洁、与其他控制量无耦合。通过基于Matlab的时域仿真和实验证明了该策略的正确性、有效性和可行性。
关键词：静止同步补偿器；直流电容电压平衡；有功电压矢量叠加；分层控制；级联多电平
DC capacitor voltage balancing control of cascaded static synchronous compensator
YAO Gang1, 2, FANG Ruifeng1, LI Dongdong1, ZHOU Lidan2
(1. College of Electrical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;
2. Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)
Abstract：DC capacitor voltage balance is the prerequisite for the safe and stable operation of static synchronous compensator (STATCOM). After analyzing the phenomenon of imbalance of DC capacitor voltage of cascaded static synchronous compensator, a method based on active power vector addition is presented to solve this problem. Through adding active power voltage vector and hierarchical control (the upper and the lower control), control signals can be adjusted and active power can be distributed on demands to supply the loss difference among the cascaded modules. The upper control realizes the whole active and reactive power control by decoupling, the lower control realizes voltage balancing control by adding active power voltage vector. The tactic is clear of physics meaning, simple of algorithm and few coupling among control signals. Simulation results based on Matlab/Simulink and experimental results verify that the presented tactic is correct, effective and workable.
Key words：static synchronous compensator; DC capacitor voltage balancing control; active power voltage vector addition; hierarchical control; cascaded multilevel
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2015)18-0023-08
0 引言
链式静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)是一种能够发出或吸收无功的并接在电网上的无功补偿装置，相对于传统的变压器多重化结构的STATCOM，由于具有无需变压器接入、占地面积小、可控性高、能冗余运行等优点而得到日益广泛的研究与应用[1-3]。
链式STATCOM直流侧电容彼此相互独立，每个模块间的串并联损耗、开关损耗、触发延时等又存在差异，致使链式STATCOM直流侧电容电压不平衡的问题，进而导致STATCOM输出电压畸变率变高。电压不平衡严重时还会威胁装置的安全运行，因此直流侧电容电压的平衡控制是STATCOM装置安全可靠运行的关键技术之一。
目前已有的直流电容电压控制策略可归为两类：一类是通过外部的平衡控制电路或称硬件策略来实现，另一类是通过自身的平衡控制算法或称软件策略来实现。硬件策略方面，文献[1]提出了基于交流母线能量交换的电容电压平衡方法；文献[2]提
电容器的接线方式
电容器的接线方式 (2011-07-29 17:08:10) 容量相同的三相电容器，当为星型接法和角型接法时，其额定电流是不相同的，容量的不同存在外形差异。当三相电容器的额定电压与电网额定电压相同时，三相电容器应采用角形连接，因为若采用星形连接，每相电压为线电压的1/1.732，电容器的输出容量将减少。当单相电容器的额定电压低于电网额定电压时，应采用星形连接，或几个电容器串联后，使每相电容器组的额定电压高于或等于电网的额定电压，再接成角形。 近期遇到一个用户补偿要求，其内容为“低压380V系统，要求并联电容器为三相、星型接法、中性点不引出”。可见这种补偿是可以的。其目的可能是线路补偿，工厂里可能用于短路容量较大的地方等。 容量（Q)和电容值(C)是两个概念。电容值是制造概念，当电容器制造出来后，除非损坏，C是不变的。容量是使用概念，是当电容器使用在某电压和频率下所能输出的无功 （Q=ωCU2)。所以，容量相同，电压相同，频率相同的三相电容器，无论是接星还是接角，电流都是一样的（Q=√3UI）。体积是和设计和工艺有关的，例如，我国目前1000v一下并联电容器均采用金属化电容器，由于基膜和镀膜工艺的关系，很少厂家使用4.8um的基膜，所以，690v（一般接星）产品和400v（一般接角）产品体积相差不大，而400v产品和230v （一般接角）产品体积相差较大。“低压380V系统，要求并联电容器为三相、星型接法、中性点不引出”。一般单纯补偿不采用如此接法。如果是系统电压高，可用440v甚至525v 产品，如果是分相补偿，“中性点”要引出。可能是用于滤波吧。如果用于滤波，建议采用滤波电容器，虽然贵点，毕竟谐波不是降低并联电容器使用电压就能解决的 一、当单台电容器为三相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV。这两种标注方式主要区别在于说明此三相电容内部接线方式分为星型Y和三角型Δ两种。而加在三相电容器三个接线端电压均为线电压6.6KV。计算其额定电流时和标注中6.6KV/√3分母上的√3无关，不管是Y接法Δ接法，U均为6.6KV。而不是6.6KV/√3。根据三相电功率P=√3IU 得出I=P/√3U(不论星型Y和三角型Δ接法。不考虑COSΦ。)。P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压。 二、当单台电容器为单相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV，这两种标注方式主要区别在于说明： 1、标称6.6KV /√3的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Y，电网线电压为6.6KV时，此时电容两个接线柱实际电压为6.6KV/√3即3.8KV。否则当接成Δ时电容器就会过电压，当单只电容接电源时只能接在3.8KV电网中而不是6.6KV电网。这时计算单台电容器电流时I=P/U, P为电容器额定容量Karv ，U为6.6KV/√3即3.8KV也就是电网电压的相电压而不是线电压6.6KV。 2、标称6.6KV的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Δ，如果接成Y时，由于电容器两端实际电压降成相电压6.6KV/√3即3.8KV，他就达不到它的标称Karv 值。
静止同步补偿器D-STATCOM
ＱＮ４００Ａ型 静止同步补偿器Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ
目 录 １．概述－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－１ ２．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的定义－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２ ３．电能质量对用电设备的影响－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－２ ４．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ 的特点－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３ ５．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的优势－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－３ ６．使用Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ实现的经济效益－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５ ７．ＱＮ４００Ａ型Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ装置－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－５ ８．技术数据－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６ ９．机械结构－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６ 附录１：产品系列型号表－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－６
１．概述 本产品是北京宾德森系统工程有限责任公司和清华大学电机系联合开发的高科技产品，目前在国内外都处于领先地位。 本产品是应用柔性交流输电技术（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＡＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＦＡＣＴＳ）解决传统的无功补偿和常规的滤波装置不能有效地解决动态电能质量问题。 本产品适用于４００Ｖ以下配电系统，替代常规的无功补偿和滤除高次谐波装置，现在已被广泛的应用在石油、化工、电力、冶金、造纸、饮料等行业，也被广泛应用在楼宇、建筑、 民宅、商场、餐饮等服务设施。 主要特点： l可替代原来的电力补偿设备； l保护了现有的电力设备； l延长了电机、变频器等电力设备的寿命； l与原来的补偿设备相比，降低了电能的消耗。 各种电力补偿装置性能比较表： ＳＶＣ ＳＴＡＴＣＯＭ 电容器组 调谐电抗电容器组 谐波滤波器 电容器单体 加装限流电抗器 一般 ＴＳＣ 无源滤波器 有源滤波器 补偿无功 可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 补偿无功响应时间 ２０￣４０ｍｓ １ｍｓ 稳定电压 可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 避免涌流 不可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 避免谐振 不可以 不可以 可以 可以 可以 可以 可以 可以 滤除谐波 不可以 不可以 滤除一小部分 滤除一小部分 可以 可以 可以 可以 抑制电压闪变 不可以 不可以 不可以 效果不明显 不可以 可以 可以 能力强 改善三相不平衡 不可以 不可以 不可以 可以 不可以 可以 可以 可以 补偿快速变化无功 不可以 不可以 不可以 可以 不可以 可以 可以 可以 提供一定有功功率 不可以 不可以 不可以 不可以 不可以 不可以 不可以 可以 ２．Ｄ－ＳＴＡＴＣＯＭ的定义
电力电容器保护原理解释
常见电力电容器保护类型： 电容器保护 1 保护熔丝 现代电容器组的每台电容器上都装有单独的熔丝保护，这种熔丝结构简单，安装方便，只要配合得当，就能够迅速将故障电容器切除，避免电容器的油箱发生爆炸，使附近的电容器免遭波及损坏。此外，保护熔丝还有明显的标志，动作以后很容易发现，运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器，以便更换。 2 过电流保护(电流取自线路TA) 过电流保护的任务，主要是保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。电容器过负荷的原因，一是运行电压高于电容器的额定电压，另一种情况是谐波引起的过电流。 为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，一般将时限整定到0.5s以上就可躲过涌流的影响。 3 不平衡电压保护(电压取自放电TV二次侧所构成的开口三角型) 电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。 根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点，我们可以根据需要选择。 单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。 对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0，保护采集到差电压后即动作掉闸。 4 不平衡电流保护 这种保护方式是利用故障相容抗变化后，电流变化与正常相电流间形成差电流，来启动过电流继电器，以达到保护电容器组的目的。常见的不平衡电流保护的方式有以下两种： 4.1 双星形中性点间不平衡电流保护 保护所用的低变比TA串接于双星型接线的两组电流器的中性线上，在正常情况下，三相阻抗平衡，中性点间电压差为零，没有电流流过中性线。如果某一台或几台电容器发生故障，故障相的电压下降，中性点出现电压，中性线有不平衡电流I0流过，保护采集到不平衡电流后即动作掉闸。
电容器参数大全
电容器 电容器通常简称其为电容，用字母C表示。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。 相关公式 电容器的电势能计算公式：E=CU^2/2=QU/2 多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn 多电容器串联计算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn 三电容器串联 C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3) 标称电容量和允许偏差 标称电容量是标志在电容器上的电容量。在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是：1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 μF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法：1m=1000 μF 1P2= 1n=1000PF 数字表示法：三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇，第三位数宇表示有效数字后面零的个数，它们的单位都是pF。如：102表示标称容量为1000pF。 221表示标称容量为220pF。 224表示标称容量为22x10(4)pF。 在这种表示法中有一个特殊情况，就是当第三位数字用"9"表示时，是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=。 允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如：一瓷片电容为104J表示容量为μF、误差为±5%。 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同。用字母表示：D——005级——±%；F——01级——±1%；G——02级——±2%；J——I 级——±5%；K——II级——±10%；M——III级——±20%。 精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%） 一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。 注：用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量，n为正或负整数。 主要参数的意义：标称容量以及允许偏差：目前我国采用的固定式标称容量系列是：E24，E12,E6系列。他们分别使用的允许偏差是+-5% +-10% +-20%。 额定电压：在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。常见的电容额定电压与耐压测试仪测量值的关系（ 600V的耐压测试仪测量电压为760V以上550V的耐压测试仪测量电压为715V以上； 500V的耐压测试仪测量电压为650V以上； 450V的耐压测试仪测量电压为585V以上； 400V的耐压测试仪测量电压为520V以上； 250V的耐压测试仪测量电压为325V以上； 200V的耐压测试仪测量电压为260V以上；
静止同步补偿器(STATCOM)仿真和研究设计
摘要 电能质量的问题，尤其是无功功率和谐波的问题，严重威胁着电网的安全运行。静止同步补偿器（STATCOM），作为新一代无功功率补偿装置，它与现有的静止无功补偿装置(SVC)相比，具有调节速度更快、运行范围更宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装面积大为降低等优点，引起了国内外科研与工程领域的广泛关注。 论文通过对STATCOM的现状和发展趋势，无功的产生和影响，无功补偿的意义的分析，进行了STATCOM工作原理的研究，并建立了STATCOM的数学模型，采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，选择合适的控制策略，在PSCAD/EMTDC环境下进行了仿真分析，得出仿真后的波形。仿真结果表明STATCOM能够对负荷进行快速地无功补偿，证实本模型算法的合理性、正确性，具有一定的参考价值。 关键词：无功补偿；静止同步补偿器；瞬时无功； PSCAD/EMTDC；
ABSTRACT The problem of electric energy quality menaces seriously the safe operation of power network, especially reactive power and harmonics. The static synchronous compensator (STATCOM), takes the new generation reactive power compensation system, it compares with existing static idle work compensation system (SVC), has the adjustable speed to be quicker, the movement scope to be wider, the absorption idle work, the harmonic current small, to lose continuously low, uses the reactor and the capacity of condenser and the erection space to reduce and so on merits greatly, has caused the domestic and foreign scientific research and the project domain widespread attention. The paper through to the STATCOM present situation and the trend of development, the idle work production and the influence, the idle work compensation's significance's analysis, has conducted the STATCOM principle of work research, and has established the STATCOM mathematical model, uses based on the instant reactive power theory examination method, chooses the appropriate control policy, has carried on the simulation analysis under the EMTDC/PSCAD environment, after obtaining the simulation profile. The simulation result indicated that STATCOM can shoulder carries on fast the idle work compensation, confirmed that this model algorithm's rationality, the accuracy, have certain reference value. Keywords: Reactive power compensation; STATCOM; Instantaneous reactive; PSCAD/EMTDC;
三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析
三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析 【摘要】本文通过对220kV某变电站10kV电容器由于三相电压不平衡导致跳闸原因分析，找出引起电压不平衡的因素，为以后查找电容器组故障原因积累经验。 【关键词】不平衡电压；绝缘电阻；直流电阻；电容量；电抗 前言 为了补偿系统无功，变电站基本上都会在10kV系统中装设电容器组。在设备运行过程中，经常会发生电容器组跳闸现象，引起电容器组跳闸的主要原因是由于电压不平衡造成保护动作，使断路器跳闸。通常我们都会认为电压不平衡是电容器组电容量三相不平衡引起的，但实际上断路器三相不同期、放电线圈绕组直流电阻三相不平衡、电抗器三相电抗值不平衡、绝缘老化都会引起三相电压不平衡，使电容器组跳闸。 一、现场试验情况 2014年7月9日，某变电站10kV电容器首次对跳闸，对其进行电容量测量，测量结果为A相173.1μF、B相173.4μF、C相173.3μF。从测试数据看电容值没有问题，就对紫1#电容器组进行投运，此时保护定值设为3V，投上后电容器组马上就跳掉了。随后又将保护定值改到5V，再次将电容器组投上后，过了几分钟电容器再次跳掉。我们初步认为导致电容器组跳闸的可能会是电容器单元其他设备，不是电容器本身。 2014年7月11日，再次对跳闸电容器单元进行全面试验，分别对电容器电容量、绝缘项目，开关特性、直阻、绝缘项目，电抗器电感、电抗、绝缘项目，电缆绝缘项目，测试结果都正常。在对放电线圈一次绕组直流电阻测试时，发现A相1216Ω、B相1413Ω、C相1411Ω。从测试数据上看，A、B、C三相绕组直阻不平衡率约为15%。对其绝缘电阻测试时，发现A相绝缘较低，约10.92 MΩ，B、C两相均在320 MΩ左右。通过对试验数据分析，我们就能确定由于放电线圈一次绕组存在匝间短路造成三相电压不平衡，从而引起紫1#电容器跳闸。 二、影响电压不平衡的因素 1、电容器三相电容值偏差较大引起电压不平衡 Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》规定电容器组的电容量与额定值的相对偏差应符合此要求：3Mvar以下的电容器组：-5%～10%；3Mvar 到30Mvar电容器组：0%～10%；30Mvar以上电容器组：0%～5%；且任意两线端的最大电容量与最小电容量之比值，应不超过1.05。如果电容器中某相电容受潮或损坏，都会导致电容值减小，造成无功补偿不均衡，从而导致电压不平衡，
链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略
第43卷第18期电力系统保护与控制Vol.43 No.18 2015年9月16日 Power System Protection and Control Sep. 16, 2015 链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略 姚 钢1,2，方瑞丰1，李东东1，周荔丹2 (1.上海电力学院电气工程学院，上海 200090; 2.上海交通大学电气工程系，上海 200240) 摘要：直流侧电容电压平衡是链式静止同步补偿器安全稳定运行的前提。针对直流电容电压不平衡现象做出分析，提出了一种叠加有功电压矢量的直流电容电压平衡控制策略。通过上下层分层控制和叠加有功电压矢量调整控制信号，使得有功功率能按需分配以弥补各级联模块间损耗的差异。上层控制通过解耦实现总体有功、无功功率控制，下层控制通过叠加有功电压矢量实现电容电压平衡控制。该策略物理意义明确、算法简洁、与其他控制量无耦合。通过基于Matlab的时域仿真和实验证明了该策略的正确性、有效性和可行性。 关键词：静止同步补偿器；直流电容电压平衡；有功电压矢量叠加；分层控制；级联多电平 DC capacitor voltage balancing control of cascaded static synchronous compensator YAO Gang1, 2, FANG Ruifeng1, LI Dongdong1, ZHOU Lidan2 (1. College of Electrical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China; 2. Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract：DC capacitor voltage balance is the prerequisite for the safe and stable operation of static synchronous compensator (STATCOM). After analyzing the phenomenon of imbalance of DC capacitor voltage of cascaded static synchronous compensator, a method based on active power vector addition is presented to solve this problem. Through adding active power voltage vector and hierarchical control (the upper and the lower control), control signals can be adjusted and active power can be distributed on demands to supply the loss difference among the cascaded modules. The upper control realizes the whole active and reactive power control by decoupling, the lower control realizes voltage balancing control by adding active power voltage vector. The tactic is clear of physics meaning, simple of algorithm and few coupling among control signals. Simulation results based on Matlab/Simulink and experimental results verify that the presented tactic is correct, effective and workable. Key words：static synchronous compensator; DC capacitor voltage balancing control; active power voltage vector addition; hierarchical control; cascaded multilevel 中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2015)18-0023-08 0 引言 链式静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)是一种能够发出或吸收无功的并接在电网上的无功补偿装置，相对于传统的变压器多重化结构的STATCOM，由于具有无需变压器接入、占地面积小、可控性高、能冗余运行等优点而得到日益广泛的研究与应用[1-3]。 链式STATCOM直流侧电容彼此相互独立，每个模块间的串并联损耗、开关损耗、触发延时等又存在差异，致使链式STATCOM直流侧电容电压不平衡的问题，进而导致STATCOM输出电压畸变率变高。电压不平衡严重时还会威胁装置的安全运行，因此直流侧电容电压的平衡控制是STATCOM装置安全可靠运行的关键技术之一。 目前已有的直流电容电压控制策略可归为两类：一类是通过外部的平衡控制电路或称硬件策略来实现，另一类是通过自身的平衡控制算法或称软件策略来实现。硬件策略方面，文献[1]提出了基于交流母线能量交换的电容电压平衡方法；文献[2]提
并联电容器组的过电压保护
并联电容器组的过电压保护 【摘要】对并联电容器组的过电压保护进行深入研究，对于实际电力的正常运行有着十分重要的作用。本文首先研究了过电压保护的重要作用，然后分析了并联电容器组所承受的不同过电压，然后在探讨过电压保护方法思路的基础上，提出了电容器组运行维护的注意事项。 【关键词】并联；电容器组；过电压；保护 一、前言 并联电容器组在电力系统中的应用十分广泛，作用也十分明显。注重对过电压保护的研究，能够更好地指导电力实践。并联电容器组在实际运行过程中，会承受到多种不同类型的过电压，研究过程中有必要着重进行分析。 二、过电压保护的作用 电容器内部故障发展过程，大多数先是个别元件发生击穿短路，如无内熔丝动作切除故障元件，则为故障元件所在串联段短路，当故障继续发展就会有数个串联段乃至全部击穿短路。设置各种电容器内部保护是期望故障电容器在全击穿之前撤出，以免发生外壳爆裂事故。就保护灵敏度而言，通常是内外熔丝保护高于不平衡保护，而不平衡保护高于过电压保护，从而构成诸种保护的配合顺序。 当电容器组采用内熔丝或外熔丝为主保护时，不平衡保护和过电压保护为后备保护；当电容器组采取无熔丝保护时，不平衡保护为主保护，过电压保护为后备保护。过电压保护作为后备保护，是在主保护失效时起作用。可见，无论是采取何种保护配置组合，过电压保护都是不可或缺的保护方式。根据高压并联电容器装置的使用场所和装置构成及其技术特性的区别。 三、并联电容器组承受的过电压 并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压，因为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小，雷电波在大电容的影响下，陡度较小，减小了对绝缘的危害。常见的操作过电压主要有以下几个方面。 1.电容器组分闸时弧燃引起的过电压 电容器组的操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时，在电容器组不接地中性点上，产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加，形成更高的极对地过电压。 2.合闸时电容器极间过电压
6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析 刘勇
6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析刘勇 发表时间：2018-05-30T10:02:58.647Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：刘勇 [导读] 摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象，根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据，对不平衡跳闸原因进行分析和探讨，得出由于放电线圈铁磁饱和所造成，并通过试验和测量给出了整改措施。 （大庆油田有限责任公司第二采油厂黑龙江大庆 163000） 摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象，根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据，对不平衡跳闸原因进行分析和探讨，得出由于放电线圈铁磁饱和所造成，并通过试验和测量给出了整改措施。 关键词：电容器；不平衡电压；放电线圈；铁磁饱和；分析 一、前言 因电网容量增加和老区改造的需要，我厂对17座35/6kV变电所的放电线圈进行了更换。但是，自更换以来，先后出现了19次电容器组不平衡电压跳闸的现象，我们对各变电所的电容器组进行了长期的跟踪分析后认为，电容器组差动保护用放电线圈的故障是引起电容器组不能正常投运的主要原因之一。 二、电容器组的不平衡电压保护 电容器发生故障后，由于熔断器熔断，将故障电容器切除，从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生电压不平衡，经放电线圈变换后，放电线圈二次侧的开口三角产生不平衡电压信号，动作于开关跳闸。原理图如图1所示，放电线圈一次绕组与电容器并联作为放电线圈，二次线圈中的一组接成开口三角。在正常运行时，三相电压平衡，开口三角电压值为零，当某相电容器因故障切除后，三相容值不平衡导致电压不平衡，开口处出现电压差，利用这个电压差来启动保护装置，动作于开关跳闸。 图1电容器组的不平衡电压保护 三、频繁不平衡电压动作原因分析 我们对不能正常投运的电容器组进行故障分析统计。所有的不平衡电压跳闸中：电容器损坏引起的不平衡电压动作占10.5%；放电线圈内部有短路，一次侧直流电阻超差占21%，常规试验项目数据正常，但差动保护仍误动作68.5%。由此可见不明确故障率很高，由于差动保护直接接于放电线圈二次侧，因此我们把研究的重点放在放电线圈上。经过分析，原因有如下三点： 1、一、二次线圈间的电压比误差偏大 线圈L1、L2上的电压，在运行中一般是相等的。但如果两个线圈的一、二次侧的电压比出现了差异，相应会引起二次侧电压差值偏大。 2、铁芯在运行电压下饱和，引起线圈伏安特性的非线性化 设备在6kV电压下长期运行，有可能会给铁芯造成剩磁，使铁芯饱和，引起线圈伏安特性的非线性化，继而导致线圈一、二次侧感应电压的严重不相等，引起二次侧电压差值的增大。 3、放电线圈间的角差引起差动电压偏大 放电线圈二次侧电压的相角取决于一、二次线圈之间的耦合系数。在放电线圈的内部构造中，特别是有两个独立铁芯的，因为线圈位置的不同，线圈间的电磁耦合系数也各有不同。即使二次侧的感应电压在数值上完全相等，但它们的相角差却有可能不为零。二次侧电压角差引起的二次压差如图2所示。 图2二次电压角差引起的二次压差 这里，我们可以排除1、3原因，因为在68.5%不明原因跳闸的不平衡电压动作电容器中，再次合闸送电后80%可以继续投入运行，但是，过一段时间又会出现不平衡电压跳闸。如果是放电线圈存在一、二次线圈变比误差或角差，那么会在4.2S（不平衡定值时间）内跳
链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制
第29卷第30期中国电机工程学报 V ol.29 No.30 Oct. 25, 2009 2009年10月25日 Proceedings of the CSEE ?2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 7 文章编号：0258-8013 (2009) 30-0007-06 中图分类号：TM 46 文献标志码：A 学科分类号：470?40 链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制刘钊，刘邦银，段善旭，康勇，史晏军，陈仲伟 (华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074) DC Capacitor Voltage Balancing Control for Cascade Multilevel STATCOM LIU Zhao, LIU Bang-yin, DUAN Shan-xu, KANG Yong, SHI Yan-jun, CHEN Zhong-wei (College of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei Province, China) ABSTRACT: In order to balance DC capacitor voltage of cascade multilevel static synchronous compensator (STA TCOM), a novel method was proposed based on active power voltage vector superposition in hierarchical control structure. Decoupling control method was adopted to realize both active and reactive power control in the upper layer. The proposed balancing control was applied in the lower layer through adding an active power voltage vector paralleling with output current to the upper output control vector, so active power among homophase chains could be distributed and DC capacitor voltage balance could be achieved. Steady state operation area and operation region of the proposed control method were also analyzed. A prototype of three-phase 36-chain STATCOM had been developed to verify the theory analysis. KEY WORDS: static synchronous compensator(STA TCOM); cascade multilevel; DC capacitor voltage balance; hierarchical control; vector analysis 摘要：针对链式静止同步补偿器中直流电容电压平衡的问题，在分层控制架构的基础上，提出基于有功电压矢量叠加的平衡控制方法。上层通过解耦控制完成三相链接总的有功和无功控制；下层采用所提出的平衡控制，在上层输出的控制量上叠加一个与输出电流方向平行的有功电压矢量对同相链节间的有功进行分配，实现直流电容电压平衡控制。对直流电容电压平衡控制进行矢量分析，得到其稳定工作区域以及所提控制方法的物理意义和调控范围。研制了一台三相36个链节的物理样机，并在样机上进行了实验验证，证明了所提控制方法的有效性和可行性。 关键词：静止同步补偿器；级联多电平；直流电容电压平衡；分层控制；矢量分析 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2009CB 219701)。 The National Basic Research Program of China (973 Program) (2009CB219701). 0 引言 链式静止同步补偿器(static synchronous com- pensator，STATCOM)相对于传统的变压器多重化结构的STATCOM，具有无需多重化接入变压器、占地面积小、效率高、可实现分相控制和冗余运行等优点[1-5]，近年来得到了广泛研究和应用。 在链式STATCOM中，直流侧电容彼此独立，而每个链节的并联损耗、开关损耗、调制比和脉冲延时等又存在差异[1]，导致链式STATCOM存在直流侧电容电压不平衡的问题。直流电容电压不平衡会带来许多不利的影响，电容电压的不平衡会使STATCOM输出电压的谐波畸变率增大，当其不平衡度较大时，某些链节的电容电压会偏高，影响到装置的安全运行，严重时会导致系统崩溃[6]。 目前直流电容电压平衡控制有2类实现方式：一类是通过外部的平衡控制电路来实现[7-10]，另一类是通过自身的平衡控制算法来实现[4,6,11-13]。通过外部平衡控制电路的方法可以简化控制程序的算法，文献[8]提出了基于交流母线能量交换的直流电压平衡控制方法，让能量在各个逆变单元之间交换；文献[1]在此基础上又提出了基于直流母线能量交换的方法；上述方法均需要额外的硬件电路和控制系统，增加了系统的成本和复杂性，降低了系统的可靠性。利用自身的平衡控制算法实现直流电容电压平衡则不存在上述问题，其基本思想是采用分层控制的方法[4]，上层控制采用解耦控制[14-15]、非线性控制[16-18]、瞬时电流跟踪[19-20]等实现系统中总的有功和无功控制，下层通过平衡控制实现链节间有功的合理分配，保证直流电容电压平衡。文献[4,11-12]通过调节各单元逆变器的移相角来实现电压平衡，
静止同步补偿器(STATCOM)技术的应用及发展现状
浅谈STATCOM技术的应用及发展现状 戚莹莹，吴江峰 西安理工大学自动化学院，陕西西安710048 摘要静止同步补偿器（STATCOM）是柔性交流输电系统的核心。详细分析了静止同步补偿器的基本工作原理、分类、元器件选择等，对静止同 步补偿器的控制方式进行了综合与比较，综述了静止同步补偿器的应用及 发展现状，并提出今后静止同步补偿器的发展趋势。 关键字静止同步补偿器；逆变器；控制方式 Abstract Keywords 1 概述 静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM ）是柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置和核心技术之一。在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）[1]。 静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。 我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM 的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展趋势。 2 STATCOM 的工作原理 2.1 基本工作原理 STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用电压型变
三相不平衡电容器配置
附录1：外文资料翻译 A1.1 不平衡电力系统电容器设置 摘要—本文提出一个针对三相不平衡的电力系统采用的电容器设置方法。这种方法不仅使功率损失和电容器费用降到最小，而且使当前电力系统中谐波引起的畸变降到最小。提出的方法是在平衡的和不平衡的操作条件下都能实现这个目标。当不平衡的系统接近于由他们的正向序列单相等值时，本文的一个目标就是讲述在电容器设置研究结果上的一些重大区别。此外，还讲述了在电容器设置中考虑谐波畸变的作用。并且提供了配电测试电力系统的数字例子来说明此方法。 关键词：优化，电容器设置，损失最小化，谐波畸变，不平衡操作，配电系统。 1绪言 配电系统在各个地点都安装有电容器，为了获得期望的电压波形，合适的功率因素和减少馈线功率损失。当处理一个包含几条馈线和他们旁路的大规模配电系统时，决定这些电容器的最佳安装地点和安装容量成为一个复杂的优化问题。除此之外，还有其他问题需要说明，例如电容器大小、电压和馈线负载的运行限值。针对平衡的配电馈线的有效解决方法已经被开发了[1,2]。这些解决方法主要运用于公式化问题中的正向序列网络模型和连带的功率流动。因此，结果不能直接运用在包含缺相馈线的系统中，不对称负载的馈线或者单相或两相馈线的电容器组。三相不平衡的配电系统将在[3,4]中研究，其中模拟退火算法和遗传算法分别用于解决这个更加复杂的问题。在[5]中，一种被简化的公式和MINOS优化包裹用于解决同一个问题。最近，配电系统中存在由非线性负载和控制设备产生的不需要的谐波。对安装有电容器的配电网，谐波会导致过电压。在[6]中提出了这个问题，并且介绍了一种使谐波过电压最小化的方法[6]。一种避免汇合问题和合并电容器的分离属性以及安装电容器组电压畸变的实用方法，在[7]被开发并且被提出。这种方法针对三相平衡的操作条件并且仅能分析正向序列网络。 在本文，[7]中讲述的内容将延伸到更加普遍的三相不平衡的操作情况下。几条配电馈线分为几段，混有单相、两相和三相负载。这样的系统和那些含有三相不平衡负载的系统一样，可以用本文当前的方法研究。除损失和电容器设施之外的费用，还有就是谐波畸变引起的费用，将在[8-9]中讨论。因此，问题被公式化，在这种情况下网络损失和谐波还有电容器的设置费用一起减到最小。 本文首先提出问题说明。然后描述了三相功率流动和线性谐波分析模块的细节，这部分组成了主要算法。其次是采用开发的程序和测试系统得到的仿真结果。最后一部分提出了结论和对未来工作的展望。
静止补偿器
1 概述 静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）是柔性交流输电 系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置和核心技术之一。在此之前，又称ASVG、SVG、STATCON、ASVC，直至1995 年国际高压大电网会议与电力、电子工程师学会建议采用静止同步补偿器（STATCOM）。 静止同步补偿器采用新一代的电力电子器件，如：门极可关断晶闸管（GTO），绝 缘栅双极型晶体管（IGBT），集成门极换向晶闸管（IGCT），并且采用现代控制技术，其在电力系统中的作用是补偿无功，提高系统电压稳定性，改善系统性能。与传统的无功补偿装置相比，STATCOM 具有调节连续，谐波小，损耗低，运行范围宽，可靠性高，调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。 我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。STATCOM的广泛应用使得电力系统更加稳定高效，符合当今社会电力工程发展 趋势。 2 STATCOM 的工作原理 2.1 基本工作原理 STATCOM大体上分为电压源型和电流源型，在实际应用中大多使用电压源型（采用 电压型变换器Voltage-sourced inverter，VSI）。图1 用以简单说明基于VSI的STATCOM的工作原理。 如图1 所示，STATCOM的主电路结构由直流侧大电容和基于电力电子器件的VSI 组成，通过连接电抗接入电力系统。图中，U1 是在理想情况下（即忽略线路及STATCOM 的损耗）将STATCOM的输出等效为一个可控电压源，US 是系统侧等效成的理 想电压源，且两者相位一致。当U1跃US时，从系统流向STATCOM 的电流相位超前系
电容电流计算
Y型时的电流： I相＝Qc/(1.732×U相) △型时的电流： I线＝Qc/(1.732×U线) (Qc＝三相电容额定总量，单位：KVAR，U＝电容额定电压，单位：KV) 公式：I＝P/（根3×U），I表示电流，单位“安培”（A）；P表示功率，单位：无功“千乏”（Kvar），有功“千瓦”（KW）；根3约等于1.732；U表示电压，单位“千伏”（KV）。 I＝40/（1.732×10）…………（10KV的电容） I＝2.3（A） I＝40/（1.732*0.4）…………（0.4KV的电容） I＝57.7（A）。 回答人的补充 2009-11-30 16:54 计算单台电容器额定电流注意要点 一、当单台电容器为三相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV。这两种标注方式主要区别在于说明此三相电容内部接线方式分为星型Y和三角型Δ两种。而加在三相电容器三个接线端电压均为线电压6.6KV。计算其额定电流时和标注中6.6KV/√3分母上的√3无关，不管是Y接法Δ接法， U均为6.6KV。而不是6.6KV/√3。根据三相电功率P=√3IU得出I=P/√3U(不论星型Y和三角型Δ接法。不考虑COSΦ。)。P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压。 二、当单台电容器为单相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV，这两种标注方式主要区别在于说明： 1、标称6.6KV /√3的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Y，电网线电压为6.6KV时，此时电容两个接线柱实际电压为6.6KV/√3即3.8KV。
否则当接成Δ时电容器就会过电压，当单只电容接电源时只能接在3.8KV电网中而不是6.6KV电网。这时计算单台电容器电流时I=P/U, P为电容器额定容量Karv ， U为6.6KV/√3即3.8KV也就是电网电压的相电压而不是线电压6.6KV。 2、标称6.6KV的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Δ，如果接成Y时，由于电容器两端实际电压降成相电压6.6KV/√3即3.8KV，他就达不到它的标称 Karv 值。如果三只这样的电容器组成电容器组按Δ型可直接接在线电压为6.6KV的三相电网中。单只电容可直接接在三相6.6KV其中两相上。计算电流时I=P/U，P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压。 信息来源: https://www.360docs.net/doc/3310005068.html, 三、综上所述单台电容器计算电流时分以下三种情况： 1、电容器为三相电容时：（不论星型Y和三角型Δ接法，不考虑COSΦ）。 I=P/√3U P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。 2、电容器为单相时： a、当标称电压为U/√3时 I=P/（U／√3）即I＝√3（P／U） P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。 b、当标称电压为U时 I=P/U P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。