SVC原理及应用介绍

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SVC的主要构成-SVC阀组
• 专利技术的冷却系统
– 南瑞继保的SVC阀组系统采用了 自去离子功能的工业级密闭式 纯水冷却方式。冷却媒质为纯 水。
– 这种冷却方式由于可靠性和散 热效率很高，广泛用于机车、 航空航天、百万千瓦发电机组 、高压、特高压直流输电等领 域。
– 若不加以保护，晶闸管会由于过压被击穿
– TCU能够检测到晶闸管两端的电压，当电压超过过电压保护 定值时，TCU发出强制触发脉冲导通晶闸管
– TCU发出信号到控制系统，控制系统会发出报警信号，并指 示是哪一只晶闸管发生了故障
– 35kV阀组冗余级数为2级，即使2只晶闸管发生保护性触发， TCR也能正常运行，超过2只故障控制系统会跳闸。
过电压的时候吸收所有的多余的无功 抑制谐波电压和电流
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SVC的基本原理
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• SVC的工作原理
控制目标：
与电网连接点(PCC)无功交互可控——Q_NET=Q_NET_REF;
接入点的功率因数很高——可以达到1；
接入点的电压波动很小——例如使电压波动在1%以内；

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SVC的主要构成-TCR电抗器
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空 心 电 抗 器
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SVC的主要构成-SVC阀组
• SVC阀组
– SVC的无功控制主体 – 阀体由一定数量的晶闸管、
TCU、动态均压、静态均压、 散热器及其附属器件组成 – 主回路通常接成反并联晶闸 管串 – 阀组的冷却方式可以为纯水 冷却或热管冷却 – 触发方式为光电触发或直接 光触发 – 晶闸管具有冗余度，10kV为1
– TCU采用特殊功能电子电路 ，实现了晶闸管过电压保 护，体积小，定值稳定， 转折电压值偏差小
– 屏蔽盒的尺寸为140毫米长 X 70毫米宽 X 26毫米高
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SVC的主要构成-SVC阀组
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• 晶闸管过电压保护的原理
– TCR运行时，由于晶闸管触发光纤的故障或者TCU光接口器件 的故障，导致晶闸管收不到触发脉冲，而其他晶闸管已经接 到了触发脉冲并正常导通，此时该故障晶闸管的电压迅速升 高。
晶闸管控制电抗器（TCR：Thyristor Controled Reactor） 晶闸管投切电容器（TSC：Thyristor Switched Capacitor） 晶闸管投切电抗器（TSR：Thyristor Switched Reactor） 固定电容器/滤波器（FC：Fixed Capacitor/ Filter） 以上各项组合
务实 求精 协作 创新
SVC原理及应用介绍
目录
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SVC的基本原理 SVC的主要构成 SVC的技术特点 SVC的行业应用 SVC的典型业绩
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SVC的基本原理
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SVC（Static Var Compensator：静止动态无功补偿器）
17wwwnarirelayscomrd2a09990000008svc的主要构成tcr电抗器17空心电抗器18wwwnarirelayscomrd2a09990000008svc的主要构成svc阀组18?svc阀组svc的无功控制主体阀体由一定数量的晶闸管tcu动态均压静态均压散热器及其附属器件组成动态均压静态均压散热器及其附属器件组成主回路通常接成反并联晶闸管串主回路通常接成反并联晶闸管串阀组的冷却方式可以为纯水冷却或热管冷却阀组的冷却方式可以为纯水冷却或热管冷却触发方式为光电触发或直接光触发触发方式为光电触发或直接光触发晶闸管具有冗余度10kv为1级35kv为2级19wwwnarirelayscomrd2a09990000008svc的主要构成svc阀组19?紧凑型高可靠阀组阀体采用立式悬浮硅堆结构简洁开放的硅堆布局是电力电子领域压装硅堆的领先技术
- 比热容很大，传热效率高，系统紧凑
- 冷却容量大，可以保证大容量SVC散热
- 水传热效率高，可以充分利用晶闸管的容量，有效减少晶闸管串联 个数，降低损耗和提高可靠性；
- 更好的控制晶闸管结温，保证晶闸管的使用寿命
- 水冷却方式避免利用导热材料直接散热造成的阀厅运行条件恶劣（ 高温）；避免了风对导热材料加强散热造成积尘引起的故障率的升 高、噪音等问题；避免了需要在阀厅装设大功率空调带来的运行维 护费用的增加
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SVC的基本原理
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SVC在电力系统中的作用
提高稳态输送容量 提高暂态稳定性 增强电力系统的阻尼 缓解次同步振荡 改善直流输电系统的性能
SVC在新能源系统中的作用
动态补偿无功，提高功率因数 抑制电压波动，在电网电压跌落的时候进行有益的电压支撑，在
– 35KV：750×750×2600mm，380kg
– 节省占地，布置方便，节省基建费 用，体积小，重量轻，整体运输， 安装快捷，结构简洁，可靠性高， 方便维护。
Hale Waihona Puke RD2A0999000-0008

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SVC的主要构成-SVC阀组
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• 先进的光电触发方式
– 触发系统结构简单，体积 小，重量轻
• 当严重扰动导致正负半 波触发角不同时，会导 致直流分量，引起变压 器的饱和。
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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触发角 105 115 125 135 145
155 165
系数 0.6742 0.4784 0.312 0.1817 0.0898 0.0339 0.0075
冷却媒质是纯水+乙二醇，可 以保证零下40度不结冰。
密闭循环，水没有损耗，运 行三年补充相当于一桶纯净 水的水量。
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SVC的主要构成-SVC控制保护系统
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• PCS-9580型SVC
- 控制系统采用了公司统一的UAPC(Unified Advanced Platform for Protection and Control)平台。
SVC与负荷的无功特性：
固定补偿部分：滤波器提供的基波容量——Q_FC=固定；
不可控部分：负荷的无功功率——Q_LOAD动态变化
可控部分：TCR吸收的感性无功——Q_TCR可控
控制过程：
Q_FC(固定)-Q_TCR(可控)
跟踪
Q_LOAD(动态变化)
SVC发出的总无功Q_SVC RD2A0999000-0008
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• TCR(thyristor controlled reactor)是SVC的最重要组 成部件之一，经常与固 定电容器或晶闸管投切 电容器结合，在选定的 超前-滞后补偿范围内对 无功功率实施快速连续 的控制。
• 单相TCR由反并联的一对 晶闸管与一个线性的空 心电抗器相串联而成。
- 在冷却系统中，水冷系统具有最小能耗比
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SVC的主要构成-SVC阀组
35KV
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阀 组
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SVC的主要构成-SVC阀组
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10KV
阀 组
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• 特点
– 并联水路设计 – 专利技术散热器 – 水道直冷均压电阻 – 高可靠性水管和接头 RD2A0999000-0008
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SVC的主要构成-SVC阀组
• 纯水冷却系统的优点
- 应用时间长，技术成熟，运行经验丰富，可靠性高
- 水作为冷媒介质，无毒无害，安全环保
• 大容量TCR运行时必须配 套滤波器组运行，尤其 是5次滤波器，通常会做 联跳逻辑。
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SVC的主要构成
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SVC的主要构成-TCR电抗器
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• 线性（空心）电抗器
• TCR容量与相控电抗器额定容量
TCR的容量与相控电抗器额定容量不同，若以105°为额定触发 角，则相控电抗器的容量是TCR容量的0.6742倍。
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• TCR只能在滞后功率因数 的范围内提供连续可控 的无功功率，可在TCR上 并联一个或多个固定电 容器组，将动态可调范 围扩展到超前功率因数 的区域。
– TCU直接从一次回路取能， 通过光缆控制
– TCU集成有晶闸管的过电压 保护功能
– TCU模块在密闭金属盒内， 安装于散热器的翼板上
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SVC的主要构成-SVC阀组
• 晶闸管过电压保护
– 传统方法采用的是BOD（ Break Over Diode）元件来 完成的。现在晶闸管一般 耐压很高，所需要的BOD元 件自身尺寸较大，另外， 其动作电压的偏差也随着 BOD元件串联数量的增加而 加大。
级，35kV为2级
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SVC的主要构成-SVC阀组
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• 紧凑型高可靠阀组
– 阀体采用立式悬浮硅堆结构，简洁 开放的硅堆布局，是电力电子领域 压装硅堆的领先技术。
– 单相阀体体积：长×宽×高：
– 10KV：750×750×1500mm，200 kg
• 电容器组通常接成星形 ，每个电容器组包含一 个串联电抗器，将补偿 电容器调谐成针对某次 谐波的滤波器。
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 变电站常用的滤波器组 为3次5次及7次。
• 和变电站5%及12%电抗率 的固定电容器组不同， SVC的滤波器组谐振点通 常更靠近谐波处，如3次 电抗率为11.1%，5次为 4%，7次为2%等。
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 三相TCR由3个单相TCR按 三角形联结连接而成
• 每一相中的电抗器被拆 分成两半，分别放置在 反并联晶闸管阀的两侧 防止当电抗器的两端发 生短路时，整个交流电 压加到晶闸管阀上，同 时失去电流限制能力。

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SVC的基本原理
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PCC
Q_NET=0
Q_LOAD动态变化
LOAD
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Q_SVC可调
Q_TCR 可控
Q_FC固定
TCR
FC
SVC

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SVC的基本原理
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这部分是SVC中吸收无功或调节无功的主体。通常要求 它有良好的线性特性和稳定性，所以，电抗器是空心 的，且周围不能有距离太近的较大金属物体。电抗器 一般为干式结构，冷却方式也常常是自然冷却。
在实际的接线中，空心电抗器采用上下叠装的方式， 与TCR阀组串联后接成三角形，然后并入电网。
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 三角形连接的TCR可以防 止3次及3的倍数次谐波 流入线路。
• 3相TCR主要特征谐波为5 次及7次
• 由于三相电抗器的差别 及触发角的差别，会产 生少量的非特征谐波， 包括3倍数次谐波。

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SVC的主要构成-SVC滤波器
• 固定电容器组或滤波器组
向系统提供足够的容性无 功，并滤除电网的有害谐波 。通常又以滤波电容器（或 并联电容器）为主，这是 SVC中的固定容性无功部分
在实际的工程当中，这 个FC部分往往被分成若干个 单元组，这些组由机械开关 或另一类可控硅阀组按照实 际的电网需求进行投切操作
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 理论上TCR触发角的可 控范围是90°-180°， 实际上触发角一般选择 在105°-165°。
• 晶闸管一旦导通，电流 的关断发生在电流自然 过零点时刻。
• TCR电流是断续的，因 此电流中含有谐波，特 征谐波为2K+1次
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SVC的主要构成-阀组冷却水处理系统
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• 阀组冷却水处理系统
水处理系统自带去离子树脂 ，保证送入可控硅阀组的纯 水水质。
水泵采用德国格兰富水泵， 30年免维护。
水处理系统的可以用普通循 环工业水或风冷却装置来做 外冷却。