04-并联补偿与静止无功补偿器
静止无功发生器（SVG）无功补偿
静止无功发生器（SVG）无功补偿静止无功发生器（SVG）无功补偿专业知识：静止无功发生器（SVG）是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进态无功补偿的装置。
SVG的思想早在20世纪70年代就有人提出,1980 年日本研制出了20MVA 的采用强迫换相晶闸管桥式电路的SVG，1991年和1994年日本和美国分别研制成功了80MVA 和10OMVA的采用GTO晶闸管的SVG。
目前国际上有关SVG的研究和将其应用于电网或工业实际的兴趣正是方兴未艾,国内有关的研究也已见诸报道。
与传统的以TCR为代表的SVC相比,SVG的调节速度更快,运行范围宽,而且在采取多重化或PWM技术等措施后可大大减少补偿电流中谐波的含量。
更重要的是,SVG使用的电抗器和电容元件远比SVC中使用的电抗器和电容要小,这将大大缩小装置的体积和成本。
由于SVG具有如此优越的性能,是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。
无功补偿的专业知识：与电网中的有功损耗相比，无功损耗要大的多，这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多，并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大，事实证明电网最基本的无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求，因此对电网进行无功补偿显得尤为必要。
另外，对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压，在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置，还可以改善电网性能，提高输电能力，在负荷侧合理配置无功，可以提高供用电系统的功率因数，减少功率损耗，因此，电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。
1.电网无功补偿的方法电网无功补偿方法有很多种，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用经历了近一个世纪的发展历程，下面将按无功补偿方式的发展顺序逐一论述电网的无功补偿方法。
1.1同步调相机同步调相机是一种专门设计的无功功率电源，相当于空载运行的同步电动机。
调节其励磁电流可以发出或吸收无功功率，在其过励磁运行时，向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，可提高系统电压；在欠励磁运行时，它会从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压，同步调相机欠励磁运行吸收无功功率的能力，约为其过励磁运行发出无功功率容量的50％～65％。
无功补偿装置的分类及原理
无功补偿装置的分类及原理无功补偿装置是电力系统中的重要设备，可以通过对无功功率的调整来提高电力系统的功率因数，提高供电质量。
本文将对无功补偿装置的分类及原理进行详细介绍。
一、无功补偿装置的分类根据无功补偿装置的工作原理和结构特点，可以将其分为以下几类：静态无功补偿装置、动态无功补偿装置、谐波滤波无功补偿装置和电容式无功补偿装置。
1. 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是通过电子元件，如电容器、电抗器等，来实现无功补偿的装置。
根据无功补偿的方式，静态无功补偿装置可以进一步细分为并联补偿和串联补偿。
并联补偿装置主要是通过并联连接电容器来补偿电路中的无功功率，这样可以提高功率因数，提高电网的稳定性。
而串联补偿装置则是通过串联连接电抗器来调整电路中的无功功率，来实现无功补偿的效果。
2. 动态无功补偿装置动态无功补偿装置主要是通过控制器来控制电容器的连接和断开，以实现对无功功率的补偿。
具有响应速度快、调节范围大等优点，适用于电网无功功率变化较大的情况。
3. 谐波滤波无功补偿装置谐波滤波无功补偿装置主要用于滤除电网中的谐波成分，以提高电网的谐波污染程度，保证电网的供电质量。
常见的谐波滤波无功补偿装置主要包括谐波滤波器和无功发生器。
4. 电容式无功补偿装置电容式无功补偿装置是一种通过电容器来实现无功补偿的装置。
通过控制电容器的容量和连接方式，可以实现对电网的无功功率进行精确调节。
二、无功补偿装置的原理无功补偿装置的原理主要是通过改变电路的电流和电压之间的相位差，来实现对电流中的无功功率的补偿。
当电力系统中存在导致无功功率的负荷或设备时，会导致电流与电压之间的相位差，从而产生无功功率。
无功补偿装置通过调整系统中的无功补偿元件（如电容器或电抗器）的连接和断开方式，来改变电路中的相位差，从而实现对无功功率的补偿。
在静态无功补偿装置中，通过控制无功补偿元件的连接或断开来改变相位角。
对于串联补偿装置，通过增加或减少串联电抗器的容值，来改变电路的无功功率。
并联静止补偿器SVC和STATCOM
可控并联补偿能有效支撑电压，提高输电能力，增强 暂态稳定性。 中点电压调节能显著提高暂态稳定裕度。 实际并联补偿器容量问题。
7
1 并联补偿目的4：阻尼功率振荡
电力系统欠阻尼，小扰动导 致整个机电系统乃至输电功 率振荡。 阻尼功率振荡：发电机加 速，需增大输电功率；发电 机减速，需减小输电功率。 容性无功为正，感性无功为 负，Bang－Bang工作模式与 连续可调工作模式。
15
V 4 sin cosn n cos sin n I Ln 2 n n 1 L
2 可控无功产生方法：变阻抗型（TCR、TSR）
方法1：m 个TCR并 联，其中 1个触发 延迟角控 制，其它 TSR开关 顺序控制
2 可控无功产生方法：变阻抗型（FC＋TCR）
同步定时 电路： PLL； 把无功电 流（导纳） 变换为触 发角：模 拟和数字 方法； 计算所需 的基波电 抗电流； 24
产生SCR触发脉冲：磁耦合或光触发。
2 可控无功产生方法：变阻抗型（FC＋TCR）
FC＋TCR相当于提供可变的无功导纳，产生可变的无功补偿电流，其V －I工作区见上图，同样受电压、电流耐量的限制； 动态性能与TCR的触发角控制有关，存在传输延时Td； 单相TCR，平均传输延时Td＝T/2，三相6脉冲TCR，平均传输延时Td＝ T/3，三相12脉冲TCR，平均传输延时Td＝T/6 。 1 Td s 25 G s ke k 1 Td s
8
1 并联补偿目的：对补偿器的要求
在所有工况下，补偿器都必须与交流电力系统同步 运行，故障清除时，补偿器必须能立即再次捕获同 步运行； 补偿器必须能按照系统要求进行电压调节以支撑端 电压、提高暂态稳定性、阻尼功率振荡； 双机系统的最佳无功补偿位置是其中点，而单机系 统的最佳无功补偿位置是其负载端； 不同无功补偿方法的功能特性、响应时间、投资费 用、运行成本、安装要求和损耗各有不同。
静止无功功率补偿器
图2 鞍山红一变SVC国产化示范工程
在冶金行业及电气化铁道上的应用
110kV
25km
27.5kV
27.5kV
25km
电力机车
电力机车 铁轨
图3 陕西宝鸡某牵引变电所SVC接线图
图3所示为安装在西安铁 路分局宝鸡段某牵引变 电所的SVC。在仅由固定 电容器补偿条件下，功 率因数为0.85左右（考 核值为0.9），每月都要 缴纳低功率因数罚款， 加装SVC系统之后，功率 因素提高到0.95，除得 到当地供电部门奖励外， 所需费用投资也在一年 多时间内收回，经济效 益相当显著。安装在各 地铁路部门的SVC总体补 偿效果也令人满意 。
1.静止无功补偿器的简介 2.静止无功补偿器的结构 3.静止无功补偿器的基本应用
目 5.结语 录
4.静止无功补偿器的发展
静止无功补偿器简介
• 静止无功补偿器(Static Var Compensator)，是将电容器（及电抗器 支路）与输电线路并接，通常接于开关站或变电所母线，通过晶闸管 控制的无功功率动态补偿，调节母线电压和线路无功功率在所需水平 上，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。 • 静止同步无功补偿器是目前技术最为先进的无功补偿装置。它不再采 用大容量的电容器，电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子 器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电 力系统中的动态无功补偿。
• 随着电网互联的发展，为提高电网输电能力和系 统稳定性可以因地制宜的采用动态无功补偿技术 ；同时，随着电力市场的发展，加大动态无功补 偿技术的应用可以增加电网电压和无功的调节能 力，降低网损和提高电网运行的经济性；此外， 采用合适的动态无功补偿技术，可以抑制非线性 负荷产生的谐波、负序电流、有功和无功冲击等 ，提高电能质量。电网的技术改造也需要新型动 态无功补偿技术替代调相机。静止无功补偿器以 其能够快速、平滑的调节容性和感性无功功率， 实现动态补偿，在电力系统中必将得到广泛的应 用。
《静止无功补偿器》课件
目录 CONTENTS
• 引言 • 静止无功补偿器的基本原理 • 静止无功补偿器的应用 • 静止无功补偿器的技术发展 • 静止无功补偿器的实际案例分析
01
引言
介绍静止无功补偿器的概念
静止无功补偿器（SVC）：是一种用 于动态无功补偿的电力电子装置，通 过控制电力电子开关的通断，实现对 无功功率的快速补偿。
技术发展面临的挑战和解决方案
技术发展面临的挑战主要包括设备容量和电压等级的提高、损耗和散热问题以及设备可靠性的提高等 。
为了解决这些挑战，需要加强基础研究和技术创新，提高设备的核心性能和可靠性。同时，还需要加 强产学研合作和技术交流，推动静止无功补偿器的产业化和市场化进程。此外，制定相关标准和规范 也是推动技术发展的重要保障。
主要由电容器、电抗器和晶闸管控制 电抗器等元件组成，通过调节晶闸管 的触发角，可以改变电抗器的感性无 功功率，从而实现无功补偿。
静止无功补偿器的重要性
提高电网的稳定性
通过快速响应无功功率的变化， 静止无功补偿器能够有效地抑制 电压波动和闪变，提高电网的稳 定性。
改善电能质量
通过补偿负荷的无功需求，静止 无功补偿器可以降低线路损耗， 改善电压分布，提高电能质量。
提高输电效率
在长距离输电线路中，静止无功 补偿器可以控制线路的充电电容 ，减少线路损耗，提高输电效率 。
课程目标和内容概述
掌握静止无功补偿器的原 理和结构
了解静止无功补偿器的应 用场景和优势
学习静止无功补偿器的控 制策略和算法
掌握静止无功补偿器的安 装、调试和维护方法
02
静止无功补偿器的基本原理
在工业领域的应用
01
电动机的无功补偿
无功补偿与静止无功补偿器___论文
摘要 0A B S T R A C T (1)第1章引言 (1)1.1.无功补偿概述 (1)1.2.无功补偿的意义和经济效益分析 (2)1.3无功补偿的降损节能效应 (4)1.4无功补偿应用领域 (6)1.5无功补偿的一般方法 (8)第2章无功补偿原理 (9)2.1.引言 (9)2.2.无功功率及功率因数的基本含义 (9)2.3无功补偿的基本原理 (10)第3章无功补偿点的确定及补偿方法 (14)3.1无功补偿点的确定 (14)3.2无功补偿容量计算与确定 (16)3.3无功补偿的方法 (19)第4章静止无功补偿器 (24)4.1常用静止无功补偿器及其工作原理 (24)4.2饱和电抗器静止无功补偿装置 (24)4.3晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器 (25)4.4无功补偿方式比较 (27)第5章S V C工作原理 (32)5.1动态无功补偿器的工作原理： (33)5.2S V C工作原理： (33)5.3S V C系统结构 (34)第6章基于M A T L A B的S V C仿真平台设计 (35)6.1节点图 (35)6.2静止无功补偿器对于远近负载的补偿能力 (36)6.3发电站忽然并网 (39)6.4加大电感（大电容）负载 (42)参考文献 (47)致谢 (48)摘要用电管理的意义就是能够给用电客户端提供平稳的电能质量，电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。
无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。
解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。
根据无功功率的平衡原则，依据无功补偿的原则，介绍无功补偿技术对低电压电网功率因素的影响。
通过无功补偿和电压调节。
使无功功率得到了自动实时补偿，实现从离线处理到实时处理，从就地平衡到全网平衡，从单独控制到集中控制，避免了人工监视、手动投切的各种弊端。
动态无功补偿与静态无功补偿区别
1、投入与切除的延时区别,动态的速度快,静态的延时长2、动态的一般有分相补偿,静态的一般三相一起补偿规定:静态无功补偿跟踪时间在5S以上的无功补偿,动态无功补偿就是指跟踪时间在5S以内的无功补偿。
现在的静态无功补偿与动态无功补偿其实就是在炒作概念,从理论上说现在全部就是静态无功补偿！只有静止补偿与自动补偿之分！动态无功补偿的要求就是补偿容量动态可调,响应速度快,投切平稳,无冲击与波形畸变。
对容性补偿来说,这就要求电容容量动态连续可调,其实现在就是做不到的！现在的所谓动态无功补偿就是投入与切除的延时区别,动态的速度快,静态的延时长。
其实电容还就是悌度投入的,只就是所谓动态无功补偿过零点投入,冲击小些！呵呵！动态无功通常指补偿容量可以任意调节的装置,如TCR、TSC、MCR、STATCOM,也称静止无功补偿器、静止无功发生器等。
您说的静态无功补偿可能指传统的开关投切电容器组或电抗器组。
SVC(Static Var Compensator):静止无功补偿器。
静止无功补偿器就是由晶闸管所控制投切电抗器与电容器组成,由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速,而且通断次数也可以不受限制。
当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节,以满足动态无功补偿的需要,同时还能做到分相补偿;对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性;但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波,为此需加装专门的滤波器。
SVC高压动态无功补偿及滤波装置、SVC高压动态无功补偿及滤波装置简介] 基于DSP的全数字控制系统,具有运算速度快、处理数据量大,实现实时控制量计算。
采用柜式结构,实现外来干扰屏蔽,抗干扰能力优越。
控制整个系统的运行。
采用卧式结构,晶闸管叠装压接式,纯水冷却、内取能、内阻尼、空气绝缘、BOD保护。
晶闸管选用ABB优质产品,电气性能良好,串联使用控制电抗器的投入与切除。
主电抗器,通过晶闸管阀组连接到SVC系统中,成为SVC最重要的部分。
第4章-电力系统并联补偿与静止无功补偿器
一、并联补偿
1、电力系统并联补偿的特点：
只需要电网提供一个接入节点，另一端为大地或悬空的中 性点，因此接入电网很方便。 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结构；而且通过 调节并联补偿输出，可以在系统正常运行时接入系统，并将 接入造成的影响减到最小，甚至可以做到无冲击投入运行和 无冲击退出运行。 并联补偿设备要么只改变系统节点导纳矩阵的对角线元素， 要么可等效为注入电网的电流源，因此并联补偿的投入对电 力系统的复杂程度增加不多，便于分析。
输电线路分段和中点并联补偿
在简单输电网传输线中间“插入”一个理想并联补 偿装置，将原传输线等分为两段，如图（a）所示，不 计线路损耗和电容充电效应，并设U sU rU m ，U 则很容 易得到各电压和电流相量之间的关系如图（b）所示， 进而推导出线路功率为：
U2
Ps Pr
Xsin 22源自QsQr为
PL
E2ZL
X
2
Z
2 L
随着负荷阻抗的变化，负荷吸收的有功功率也发生
变化，当 ZL X 时，负荷吸收的有功功率最大，为
综合上面式子有：
PL m ax
E2 2X
PL
2XZL cos
PLmax X 2 ZL2 2XZL sin
U
ZL
E X 2 ZL2 2XZL sin
取功率因素不同值时，利用上式可以绘制图4-6所示的 负荷P-V关系曲线。
▪ 电力系统的主要作用是为用户提供安全可靠和经济优质的电 能，电力系统中任何的过渡过程一般都伴随着功率的变化。 由于所有负荷均被设计为在一定的额定电压下正常工作，所 以电压则通常是用户所直接关心的参数。因此要保证电力系 统的动态品质就要关心电力系统中功率的过渡过程和过渡过 程中电压的动态性能。
静止型动态无功补偿器基础知识讲解
3.维护使用以及故障处理
• 1、设备投运 • 确认设备正常及补偿装置断路器处于分闸位； • 依次合上隔离刀闸； • 关好滤波补偿装置门锁； • 确认各种指示和监控正常； • 断路器合闸送电。
2、设备退出 （1）切除电容器组支路； （2）按TCR控制柜停止按钮； （3）如需检修设备，断开上级隔离刀闸，然后挂接地线， 分别在电容器组进出线端挂地线。
无功补偿的原理和方法
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷，并联接在同一 电路；当容性负载释放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性 负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量；能量在两种负荷之 间交换。
这样，感性负荷所吸收的无功功率，可以从容性负荷输出的 无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。
7、下列情况补偿装置的投退 (1) 正常情况下，补偿不退出运行。 (2) 当35kV母线电压超过电容器额定电压的1.1倍或者电流超 过额定电流的1.3倍以及电容的环境温度超过55℃时，均应将 其退出运行。 (3) 35kV母线失压后，必须将补偿装置退出运行。 (4）电容器的投退必须使用断路器，电容器退出后需放电 10min，方可重新投入（放电线圈正常）。
B、电抗器的分类可以按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类：
a、按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等 b、按接法：分为并联电抗器和串联电抗器 c、按功能：分为限流和补偿 d、按用途：按具体用途细分，例如：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补 偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、 饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器（可调电抗器、可控电抗器）、轭流电抗器、串联 谐振电抗器、并联谐振电抗器等
• （3）放电线圈的检修主要包括：放电线圈外观检查是否良好、 清洁，瓷质无裂纹和破损；基础是否牢固稳定。
无功功率补偿的常见方法及方式
无功功率补偿的常见方法及方式
1、无功功率补偿的常见方法
（1）并联电容器组
电力电容器是一种静止的无功补偿设备。
它的主要作用是向电力系统供应无功功率，提高功率因数。
采纳就地无功补偿，可以削减输电线路输送电流，起到削减线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。
图1 电容组
(2) 静止无功补偿器
静止无功补偿器是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。
它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。
电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可汲取无功功率（感性的）。
通过对电抗器进行调整，可以使整个装置平滑地从发出无功功率转变到汲取无功功率（或反向进行），并且响应快速。
(3) 同步补偿
运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系统供应或汲取无功功率的同步电机。
用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。
2、无功功率补偿的方式
（1）、集中补偿：装设在企业或地方总变电所6~35KV母线上，可削减高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。
（2）、分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。
这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。
（3）、就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备四周，就地进行补偿。
这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能转变用电设备的电压质量。
静止无功补偿器工作原理
静止无功补偿器（STATCOM）是一种用于电力系统中的电力质量控制设备，它可以实时响应电力系统中的无功功率需求变化，通过调节电流的相位和幅值，提供无功功率的动态补偿。
本文将详细解释与静止无功补偿器工作原理相关的基本原理。
1. 无功功率的产生和补偿在电力系统中，无功功率是由电感和电容元件引起的。
电感元件（如电感线圈、变压器等）会产生感性无功功率，而电容元件（如电容器、电缆等）会产生容性无功功率。
这些无功功率会导致电压的波动和不稳定，影响电力系统的运行和电力质量。
静止无功补偿器可以通过控制电流的相位和幅值，实时地调节电力系统中的无功功率，使其与有功功率保持平衡，从而提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 静止无功补偿器的基本原理静止无功补偿器主要由一个直流电压源、一个逆变器以及一个电流控制系统组成。
2.1 直流电压源静止无功补偿器的直流电压源通常由一个直流电压源和一个电容滤波器组成。
直流电压源通过电容滤波器提供稳定的直流电压，用于逆变器的工作。
2.2 逆变器逆变器是静止无功补偿器的核心部件，它将直流电压转换为交流电压，并通过控制电流的相位和幅值来实现无功功率的补偿。
逆变器通常采用可控硅器件（如GTO、IGBT等）作为开关元件，通过不断开关和导通这些器件，可以产生可控的交流电压。
逆变器的工作原理如下：1.通过控制开关器件的导通和开断，逆变器可以产生可控的脉冲宽度调制（PWM）波形。
2.逆变器通过PWM波形控制开关器件的导通时间，从而控制输出电压的幅值。
3.逆变器还通过改变PWM波形的相位，控制输出电压的相位。
2.3 电流控制系统电流控制系统是静止无功补偿器的核心控制部分，它通过检测电力系统中的电流和电压，实时计算出无功功率的补偿需求，并控制逆变器的工作，实现无功功率的动态补偿。
电流控制系统的工作原理如下：1.电流控制系统通过电流传感器和电压传感器实时检测电力系统中的电流和电压。
2.电流控制系统根据检测到的电流和电压信号，计算出电力系统中的无功功率需求。
无功补偿装置的选型及参数调节
无功补偿装置的选型及参数调节无功补偿装置是电力系统中常用的设备，用于补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，改善电力质量。
本文将就无功补偿装置的选型和参数调节进行探讨。
一、无功补偿装置的选型无功补偿装置根据其工作原理和补偿方式的不同，可以分为静态无功补偿装置和动态无功补偿装置两大类。
1. 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是指通过电容器、电感器等静态元件进行无功功率的补偿。
根据补偿方式的不同，静态无功补偿装置又可以分为并联补偿和串联补偿两种。
（1）并联补偿并联补偿是指将电容器或电容器组与电网并联连接，通过提供电网所需的无功功率来实现补偿。
在并联补偿中，电容器的容量需要根据负载的状况进行选型。
一般来说，负载较为稳定的情况下，可以选用固定容量的电容器；而负载波动较大的情况下，应选用可调节容量的电容器。
（2）串联补偿串联补偿是指将电感器或电抗器与电网串联连接，通过提供电网所需的无功功率来实现补偿。
同样地，在串联补偿中，电感器的参数需要根据负载的情况进行选择。
负载较为稳定的情况下，可以选用固定参数的电感器；而负载波动较大的情况下，应选用可调参的电感器。
2. 动态无功补偿装置动态无功补偿装置是指通过电力电子器件控制无功功率的补偿。
常见的动态无功补偿装置包括静止无功发生器（STATCOM）和静止同步补偿器（SVC）等。
动态无功补偿装置的选型主要需要考虑装置响应的速度、补偿容量、电流和电压的能力等因素。
根据电力系统的需求进行综合评估后，才能选择合适的动态无功补偿装置。
二、无功补偿装置参数调节无功补偿装置的参数调节需要根据电力系统的工作条件和要求进行调整，以最大程度地提高系统的无功补偿效果。
1. 并联补偿参数调节在并联补偿中，电容器的参数调节主要包括容量的选择和电压的调整。
（1）容量的选择电容器的容量选择应考虑系统的负载情况和无功功率需求。
容量过小会导致无功功率补偿效果不佳，而容量过大则会造成电容器的浪费。
《静止无功补偿器》课件
静止无功补偿器是一种用于电力系统的设备，旨在改善电网的功率因数和电 压稳定性。
静止无功补偿器的介绍
• 无功补偿是一种重要的电力系统控制手段，通过电容器在电网中注入或吸收无功功率，实现电力系统 的无功补偿。
• 静止无功补偿器不需要机械传动，直接通过电子元器件进行无功功率的注入或吸收。
静止无功补偿器的原理和工作方式
静止无功补偿器的优势和作用
1 功率因数改善
通过有效的无功补偿，提 高电网的功率因数，减少 能源损耗。
2 电压稳定
通过无功补偿，稳定电网 的电压水平，保证电力设 备的正常运行。
3 提高电能质量
静止无功补偿器可以过滤 电网中的谐波，提高电能 的质量。
静止无功补偿器的技术参数
额定电压 额定电流 频率 无功补偿容量
电抗补偿器
通过电感器进行无功功率的注入或吸收，用于稳定 电网的电压。
静止无功补偿器的应用场景
电力变电站
工业生产设备
静止无功补偿器可应用于变电站， 提高电力系统的功率因数和稳定 性。
工业生产设备往往需要大量的无 功功率，静止无功补偿器可帮助 平衡电网的功率因数，提高设备 效率。
楼宇
楼宇用电高峰期往往负荷较大， 静止无功补偿器可通过无功补偿， 降低能耗和供电成本。
10 kV 100 A 50 Hz 50 kvar
结论和要点
结论
静止无功补偿器是一种重要的电力系统设备， 可以改善电网的功率因数和电压稳定性。
要点
• 了解静止无功补偿器的原理和工作方式。 • 掌握静止无功补偿器的分类和应用场景。 • 了解静止无功补偿器的优势和作用。 • 熟悉静止无功补偿器的技术参数。
1
原理
静止无功补偿器采用电容器和可控电子元器件组成的电路来实现无功补偿。
无功补偿对输电线路的影响与改善措施
无功补偿对输电线路的影响与改善措施输电线路是电力系统中起到承载电能传输功能的重要部分，同时也面临着各种各样的问题与挑战。
其中，无功功率的产生和补偿是影响输电线路稳定性与可靠性的关键因素之一。
因此，了解无功补偿对输电线路的影响，并实施相应的改善措施，对于保证电力系统的正常运行具有重要意义。
一、无功补偿对输电线路的影响1. 电压稳定性影响：无功功率的产生和补偿与电压波动密切相关。
当输电线路发生无功功率过大或不足时，会导致电压波动，从而影响电力系统的稳定性。
过高的无功功率会引起电压升高，对电力设备产生巨大的冲击，而过低的无功功率则会导致电压下降，影响电力系统的正常运行。
2. 线路损耗增加：无功功率的不合理产生会导致输电线路的额外线损增加。
在电力系统运行中，无功功率对于线路材料和设备的损耗是不可忽视的。
无功功率过大时，线路发热增加，导致输电线路不稳定，进一步增加了线路电能损耗，降低了输电效率。
3. 功率因数降低：无功功率的存在会导致电力系统的功率因数降低。
功率因数是衡量电力系统有效功率与视在功率之比的指标，表示电力系统能对外提供的实际有用功率。
功率因数过低不仅增加了电力系统的无效功率，还影响了电能的有效传输和利用。
二、改善措施为了克服无功补偿对输电线路的不利影响，改善电力系统的稳定性与可靠性，需要采取一系列的措施来解决问题。
1. 选用合适的无功补偿设备：根据实际情况，选用合适的无功补偿设备进行优化配置，如静态无功补偿器（SVC）、静止无功补偿器（STATCOM）等。
这些设备能够通过调节无功功率的产生和补偿来提高电力系统的稳定性。
2. 增加并联电容器组：并联电容器组是常见的无功补偿设备，能够提高线路功率因数，降低线路的无功功率。
通过合理配置并联电容器组的容量和台数，可以有效地改善输电线路的电压稳定性和线路损耗问题。
3. 控制无功功率的产生与消耗：合理控制输电线路的无功功率是保证电力系统正常运行的关键。
通过合理调整发电机和负荷之间的功率因数，最大限度地避免电力系统的功率因数降低。
04-并联补偿与静止无功补偿器
并联补偿的特点
• 只需要电网提供一个接入点，另一端为大地 只需要电网提供一个接入点， 一个接入点 或悬空的中性点。 或悬空的中性点。 • 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结 接入方式简单， 通过调节并联补偿输出， 构；通过调节并联补偿输出，可以在系统正 常运行时接入，甚至做到无冲击投入和退出。 常运行时接入，甚至做到无冲击投入和退出。 • 并联补偿设备要么只改变节点导纳矩阵对角 线元素，要么可等效为电流源，便于分析。 线元素，要么可等效为电流源，便于分析。
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电力系统并联补偿的历史与现状
• 1986年，美国，西屋公司，基于GTO的 年 美国，西屋公司，基于 的 STATCOM，±1Mvar；1991年，三菱电机 ， ； 年 和关西电力公司， 和关西电力公司，±80Mvar的STATCOM。 的 。 • 1997年，美国电力公司、西屋公司和 年 美国电力公司、西屋公司和EPRI， ， ±320MVA的UPFC。 的 。 • 我国自 世纪 年代从 我国自20世纪 年代从ABB，西门子等引进 世纪80年代从 ， 数十套SVC装置；1999年，清华大学与河南 装置； 数十套 装置 年 省电力局合作研制出首台大容量（ 省电力局合作研制出首台大容量（±20Mvar） ） STATCOM。 。
δh
δf
δc
S减速max＝∫
δc
( PIII − P0 )dδ
S减速max ≥ S加速
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并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统暂态稳定性
发生故障后迅速降低发电机原动机功率。 发生故障后迅速降低发电机原动机功率。 迅速切除故障， 迅速切除故障，减小 δ c 。 使故障期间或者故障后功角曲线尽量高。 使故障期间或者故障后功角曲线尽量高。
静止无功功率补偿器
(a) TCR
(b) TSC
②晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor, TSC），分相调 节、直接补偿、装置本身不产生谐波， 损耗小。在运行时，根据所需补偿电 流的大小，决定投入电容的组数。由 于电容是分组投切的，所以会在电网 中产生冲击电流。为了实现无功电流 尽可能的平滑调节，一是增加电容的 组数，组数越多，级差就越小，但这 又会增加运行成本；二是把握电容器 的投切时间，最佳投切时间是晶闸管 两端电压为零时，一般TSC都是采取过 零投切。
1.静止无功补偿器的简介 2.静止无功补偿器的结构 3.静止无功补偿器的基本应用
目 5.结语 录
4.静止无功补偿器的发展
静止无功补偿器简介
• 静止无功补偿器(Static Var Compensator)，是将电容器（及电抗器 支路）与输电线路并接，通常接于开关站或变电所母线，通过晶闸管 控制的无功功率动态补偿，调节母线电压和线路无功功率在所需水平 上，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。 • 静止同步无功补偿器是目前技术最为先进的无功补偿装置。它不再采 用大容量的电容器，电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子 器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电 力系统中的动态无功补偿。
④晶闸管控制高阻抗变压器 （Thyristor Controlled Transformer, TCT），优点与TCR 差不多，但高阻抗变压器制造复 杂，谐波分量也略大一些，由于 有油，要求一级防火，只宜于布 置在一层平面或户外，容量在 30MVar以上时价格较贵，而不能 得到广泛采用。
静止无功补偿装置2
静止无功补偿装置传统的无功补偿方法是利用机械开关进行投切并联电容器，它的阻抗是固定的，不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现无功功率的动态调节。
有些负荷如电弧炼钢，它的无功负荷的波动比较的，对无功的需求在不同阶段有很大的不同，如果仅利用传统机械开关投切电容器，不能满足要求；如果不进行无功补偿，当无功需求较大时，会使系统电压下降，影响其它设备的工作。
因此，需要一种能够根据负荷的无功需求而自动调节的装置来调节无功功率，这也就是动态无功补偿装置所要完成的任务。
静止无功补偿装置（Static Var Compensator-------SVC）是电网中控制无功功率的装置，依据无功功率的需求自动补偿。
所谓静止是相对于调相机而言的，它没有机械运动部件。
它的补偿是动态的，即根据无功的需求或电压的变化自动跟踪补偿。
静止无功补偿系统的各种无功补偿器都是用无功器件产生无功功率，并根据需要调节或投切的方法进行。
另一个显著特点就是依靠晶闸管等电力电子器件完成调节或投切，可频繁地进行操作。
传统的动态无功补偿装置是调相机，它是专门用来产生无功功率的同步电机，利用调节其励磁的方法，使其发出不同大小的容性或感性无功功率。
但由于它是旋转电机，损耗和噪声较大，运行维护复杂，且响应速度慢，已无法适应快速无功功率变化，逐步被静止无功补偿装置替代。
随着电力电子技术的发展及其在电力系统中应用，将使用晶闸管的静止无功补偿装置引入了电力无功补偿控制。
目前，使用晶闸管的静止无功补偿装置以其优良的性能，占据了静止无功补偿装置的主导地位。
主要包括晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor----TCR）、晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor）及其混合装置(TCR+TSC)，也有晶闸管控制电抗器与固定电容器(Fixed Capacitor-----FC)混合使用的装置(TCR+FC)。
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• 同步调相机
双向和平滑地调节无功功率； 双向和平滑地调节无功功率； 建设投资大，运行维护复杂，响应速度较慢。 建设投资大，运行维护复杂，响应速度较慢。
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电力系统并联补偿的历史与现状
• 1964年，德国，世界上最早用于取代同步调 年 德国， 相机的静止并联无功补偿设备。 相机的静止并联无功补偿设备。 • 20世纪 年代，出现了一系列晶闸管投切 控 世纪70年代 世纪 年代，出现了一系列晶闸管投切/控 制的并联补偿设备， 制的并联补偿设备，TSC、TSR和TCR等。 、 和 等 • 20世纪 年代中期，基于晶闸管的 世纪70年代中期 世纪 年代中期，基于晶闸管的SVC开始 开始 在电力系统投入商业运行， 在电力系统投入商业运行，到2004年，SVC 年 工程有上千个，总容量达到100Gvar。 工程有上千个，总容量达到 。 • 1980年，日本，三菱公司，世界上第一台基 年 日本，三菱公司， 于变换器的静止同步补偿设备STATCOM。 于变换器的静止同步补偿设备 。
& ′ E′ X d
X T1
XL
XL
X T2
& U
故障发生前， 故障发生前，正常运行
E ′U PI = sin δ XI
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XL ′ X I = X d + X T1 + + X T2 2
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并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统暂态稳定性
故障期间
G T1 L T2 U
E ′U PII = sin δ X II
E ′U PIII = sin δ X III
& ′ E′ X d
X T1
XL
X T2
& U
′ X III = X d + X T1 + X L + X T2
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并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统暂态稳定性
S加速＝∫
S减速＝∫
δc δ0
( P0 − PII )dδ
( PIII − P0 )d δ
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并联补偿器的种类
• 按照所使用的开关器件及其主电路结构分
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并联补偿的作用
• 电力系统谐波的并联补偿
谐波问题大多是由用户负荷的非线性造成的 开关电源、电弧炼钢炉、荧光灯负荷、 （开关电源、电弧炼钢炉、荧光灯负荷、静止 变频器、变流器等），系统投切空载变压器时， ），系统投切空载变压器时 变频器、变流器等），系统投切空载变压器时， 涌流流入系统也会产生谐波。 涌流流入系统也会产生谐波。 谐波（基波整数倍频率）、次谐波（ ）、次谐波 谐波（基波整数倍频率）、次谐波（低于基波 频率）和间谐波（基波非整数倍频率） 频率）和间谐波（基波非整数倍频率） 。 针对非线性负荷集中的节点， 针对非线性负荷集中的节点，采用就地并联谐 波补偿措施。 波补偿措施。电力系统谐波并联补偿装置有无 源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。 源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。
4
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并联补偿的作用
• 输电网：改善潮流可控性、提高系统稳定 输电网：改善潮流可控性、 性和传输能力。 性和传输能力。 • 配电网 ：提高负荷电能质量和减小负荷对 配电网*： 电网的不利影响（如不对称性、谐波等）。 电网的不利影响（如不对称性、谐波等）。 • 布置方式：受电端（负荷侧），长传输线 布置方式：受电端（负荷侧）， ），长传输线 中间增加变电站（即线路分段）， ），并布置 中间增加变电站（即线路分段），并布置 并联补偿设备。 并联补偿设备。
线路功率 U2 δ sin Ps = Pr = 2 X /2
U2 δ Qs = −Qr = 1 − cos 2 X /2
& Um
& Us
& Ur
Pc = 0
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并联补偿装置通过提供快 并联补偿装置提供的功率 速和大量的无功功率，以
4U 2 δ Qc = 1 − cos X 2
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电力系统并联补偿的历史与现状
• 机械投切式并联补偿装置
负荷侧：机械投切式电容器、电抗器， 负荷侧：机械投切式电容器、电抗器，改善系 统的电压水平和负荷的功率因数； 统的电压水平和负荷的功率因数； 发电机侧：采用机械投切的制动电阻， 发电机侧：采用机械投切的制动电阻，输电线 发生故障时，投入电阻吸收有功功率， 发生故障时，投入电阻吸收有功功率，维持机 组的功率平衡，提高系统的暂态稳定性； 组的功率平衡，提高系统的暂态稳定性； 给系统带来冲击，补偿性能有限。 给系统带来冲击，补偿性能有限。
δh
δf
δc
S减速max＝∫
δc
( PIII − P0 )dδ
S减速max ≥ S加速
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并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统暂态稳定性
发生故障后迅速降低发电机原动机功率。 发生故障后迅速降低发电机原动机功率。 迅速切除故障， 迅速切除故障，减小 δ c 。 使故障期间或者故障后功角曲线尽量高。 使故障期间或者故障后功角曲线尽量高。
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& ′ E′ X d
X T1
XL
X T2
& U
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并联补偿的作用
• 负荷的三相不平衡补偿
三相不平衡负荷补偿的目的是通过在负荷节点 处并联无功补偿设备， 处并联无功补偿设备，使三相系统的线电流平 更进一步要求三相线电流为纯有功电流。 衡，更进一步要求三相线电流为纯有功电流。 如果系统三相电压完全对称， 如果系统三相电压完全对称，对于任意的三相 不接地负载，可通过并联无功功率补偿， 不接地负载，可通过并联无功功率补偿，使系 统侧三相线电流完全平衡， 统侧三相线电流完全平衡，且该电流为纯有功 电流。 电流。 如果三相不平衡负荷为动态负荷， 如果三相不平衡负荷为动态负荷，可以实时测 量相间瞬时有功功率和无功功率， 量相间瞬时有功功率和无功功率，计算出该时 刻应该补偿的无功功率。 刻应该补偿的无功功率。
维持分段处的母线电压， 从而使两系统间的传输容 δ /2 量大大增加，最大值可增 δ 加1倍。
7
并联补偿的作用
• 输电线路分段和中点并联补偿
最佳补偿位置是传输线路的电气中点， 最佳补偿位置是传输线路的电气中点，因为补偿 前电压幅值在该处降落最大。 前电压幅值在该处降落最大。 上述线路的二等分和中点补偿原理， 上述线路的二等分和中点补偿原理，可以推广到 线路多等分和多并联补偿情形。理论上， 线路多等分和多并联补偿情形。理论上，如果对 线路进行n等分和 个理想并联补偿，则每一 线路进行 等分和n-1个理想并联补偿， 等分和 个理想并联补偿 份段传输的功率为
& ′ E′ X d
X T1
XL
X T2
& U
XL
X∆
X ′ X d + X T1 L + X T2 X 2 ′ + X T1 + L + X T2 + XI = Xd 13 2 X∆
(
)
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并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统暂态稳定性
故障切除后
G T1 L T2 U
9
并联补偿的作用
• 并联补偿提高系统电压稳定性
2 XZ L cos ϕ PL = 2 P X + Z 2 L + 2 XZ L sin ϕ L max U ZL = E X 2 + Z 2 L + 2 XZ L sin ϕ
负荷的功率因数越低， 负荷的功率因数越低，系统能传输的最大有功功率 越小；负荷功率因数为超前，且超前越多， 越小；负荷功率因数为超前，且超前越多，系统能传 输的最大有功功率越大，临界点对应的有功功率和负 输的最大有功功率越大， 荷电压也越高。 荷电压也越高。 2011-4-13 10
曲正伟
并联补偿的特点
• 只需要电网提供一个接入点，另一端为大地 只需要电网提供一个接入点， 一个接入点 或悬空的中性点。 或悬空的中性点。 • 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结 接入方式简单， 通过调节并联补偿输出， 构；通过调节并联补偿输出，可以在系统正 常运行时接入，甚至做到无冲击投入和退出。 常运行时接入，甚至做到无冲击投入和退出。 • 并联补偿设备要么只改变节点导纳矩阵对角 线元素，要么可等效为电流源，便于分析。 线元素，要么可等效为电流源，便于分析。
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并联补偿的特点
• 并联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱， 并联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱， 适合于补偿电流。 适合于补偿电流。 • 并联补偿通常能使节点附近的一定区域均受 适合于电力部门采用； 益，适合于电力部门采用；串联补偿更适用 于特定用户的补偿。 于特定用户的补偿。 • 并联补偿设备需要承受全部的节点电压，其 并联补偿设备需要承受全部的节点电压， 输出电流要么是由接入点电压决定， 输出电流要么是由接入点电压决定，要么是 可控的，因此，并联补偿设备的输出通常受 可控的，因此，并联补偿设备的输出通常受 系统电压的限制。 系统电压的限制。
2011-4-13
5
并联补偿的作用
• 输电线路分段和中点并联补偿
U s ∠δ s
U sU r P= sin δ X
X
& Us
U r ∠δ r
j
Us = Um = Ur = U & & X / 2 I sm I mr X /2
& Ur
j 系统2
系统1
P=0
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并联补偿的作用
• 输电线路分段和中点并联补偿
并联补偿的作用