TSC无功补偿控制发展与研究
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景
（ 内三角接法 ａ ） （ 外三角接 法 ｂ ） （ｙ ｃ 型连接 ）
３ Ｓ Ｔ Ｃ无功补偿
３１ Ｔ Ｃ工作原理 ． Ｓ
图 ３ 主电路常用接线方 式
个 基本 的单相 Ｔ Ｃ是 由一对反 响并联 的晶闸管 Ｓ 阀于一个 电容器 和一个 限流电抗器串联组成的 ． 反相并 联 的晶 闸管 阀的作用 就如 同一个 双 向开关 ．如图 ｌ 所 示 。晶闸管开关 的导通时间为整数个半波 ． 因此它并不 是相位控 制的 晶闸管阀在检测到其上 电压最小 的瞬 间导通 ． 以使 投切过程 的暂态量最 小 因此除 了初始 的暂态分量 之 外 ，Ｓ Ｔ Ｃ的 电流是正 弦波形 的 ， 含谐波 ． 即不 因而不需要
【 关键词】 无功补偿 ；Ｓ ； 电网； Ｔ Ｃ 低压 发展
滤波器 ． 出由相应 的 Ｔ Ｒ所产生谐波 。在某些情况下 ， 一滤 Ｃ 电容器配 有放 电电路 以便在 电容器关断后快速释放残余电荷。 当今世界 。 经济迅 猛发展 ， 各种新型用 电电器也随之而生 。 中不 其 Ｔ Ｃ响应迅速 ， Ｓ 典型值是半个周期 到一个周期 。 但是 ， 响应 时 这个 乏有大量电器为感性负载 ． 严重加大 了电力系统 中的无功功率需求 ． 间有可能 因为测量和控制系统的延迟 和变大 。 造成网损增加 ． 线路压 降增 大。尤其是近年来 ， 由于 电网容量 的增加 ， ３ Ｔ Ｃ ． Ｓ 运行特性 ２ 对 电网无功要求也与 日俱 增 Ｔ Ｃ电压一 电流运行特性是离散 的 ， 图所示 。这个 特性 的形状 Ｓ 如 在 电力系统 中 ． 无功要保持平衡 ． 否则 ． 将会使 系统电压下降 ， 严 决定于 Ｔ Ｃ单元 的数 目、 Ｓ 它们各 自的额定容量 、 以及用来避免 电容器 重时 ， 会导致设备损坏 ， 系统瘫痪 。 此外 ， 网络 的功率 因数和电压降低 ， 频繁投切 的滞环 电压 Ａ 在 电压 闭环控制时 ，Ｓ 将母线 电压 调节 Ｖ ＴＣ 使 电气设备得不 到充分利用 ． 网络传输能力 下降 ， 促使 损耗增加 。因 到 ｖ ｖ２范围内。 △ ／ 此． 解决好 网络补偿问题 ， 对网络降损节 能有着极为重要的意义。
０ 引 言
ｌ ’ｍ
１ 低 压 无 功 补 偿 的概 念
低压无功补偿是指在配 电变压器低压 ４ ０ （８ ） ０ ３ｏ ｖ网络中安装补 偿装置 ， 随机补偿 、 包括 随器补偿 、 跟踪补偿 几种方式 。 １ 随机补偿 是指将低压电容器组与 电动机并接 ， ． １ 通过控制 、 护装 保 置与电机同时投切 １ 随器补偿是指将低压 电容器通过低压熔断器接在配 电变压器二 ． ２ 次侧 ． 以补偿 配电变压器空载无功的补偿方式 １ 跟踪补偿是指 以无功补偿投切装置作 为控制保护装 置 ．将低压 － ３ 电容器组 补偿 在大用户 ０ ｋ ． Ｖ母线上的补偿方式 ４
２１ 年 ０ｉ
第 ２ 期 ７
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｉ
Ｏ高校讲ｉ０ ２
科技信 息
Ｔ 无功补偿控制发展与研究 Ｓ Ｃ
姚 霞
（ 中国矿 业大学 信息 与 电气 工程 学 院
【 摘
江苏
徐州
２ １０ ） ２ ０ ０
要】 文介绍 了低压无功补偿 的概 念和发展现状 ， 本 并针对用于配电 系统动态无功补偿的晶 闸管投切 电容 器（ｓ ） Ｔ ｃ的基本原理 、 特性进
行特 别 了解， 而对 晶闸管投切 电容器（ ｓ ） 电路形式和控制 系统的结构， 进 丁 ｃ 的主 以及今后发展 趋势进行 了阐述和分析 。
ｌ Ｖ
‘
、 、
＼
、
‘
．
ｃ ｃ ＼３ ｃ ｌ ２ ｃ、 ・ ＼ 、 、
、
一
、
ｌ
容性 ・＋・ 感性
２ 发 展 现 状
图２ Ｓ Ｔ Ｃ运行特性
４ Ｔ Ｃ控 制 器 结 构 Ｓ 传统 的无功补偿 装置多采用机械开 关 （ 接触器或 断路器） 投切 电 容器 ， 它根据无功功率 的需求 ， 对无功器件 （ 接触器 和电抗 器 ） 进行投 ４１ 主电路连接方式 ． 切或调节 ． 尽管能 达到一定的补偿效 果 ． 但在投切 速度上跟不上 冲击 Ｔ Ｃ的主电路按照 晶闸管和电容器的连接方式 ．大致可以分为 ４ Ｓ 负荷的变化 ． 切除 时会 产生过 电压 ， 自身触头易损甚至熔 焊 ， 噪声大 ． 种类 型 ： 星形有 中线 、 星形无中线、 角外接法 、 内接法 ， 中前两 者统 角 其 设备故障率高 ， 可靠性差 。在控制环节上基本不能满足分相 、 分级 、 快 称为星形接法 ， 图 ３ 如 所示。 速及跟踪补偿 的要求 ． 系统 电压波动太大 ． 使 影响用户用电。 随着 大功率晶闸管 的问世 ．利用晶 闸管作补偿 电容器组投切 开 关 ， 快速无涌 流投切 ， 可 由于 晶闸管投切 电容 器 （Ｓ ） 利用 电力 电 ＴＣ 是 子开关来投切 电容器的 ． 与机械投切 电容器相 比． 晶闸管 的开、 关是无 触点 的 ． 其操作 寿命几乎是无 限的 ． 而且 晶闸管 的投入时刻可 以精确 控制 ． 可以快速无冲击地将 电容器接人 电网． 大减少 了投切 时的冲 大 击 电流 和操 作 困难 。诸 多特 点使 得 晶闸 管投 切 电容 器 ｆ ｈｒ ｔ Ｃ ｙｓ ｒ Ｔ ｉｏ Ｓ ｉ ｈＣ ｐｃ ｏ 简写为 Ｔ Ｃ 技术 目 ｗｔ ａ ａｉ ｒ ｃ ｔ Ｓ） 前在配 电网中有 了广泛的应用 前
一
＿ Ｉ －
在三相供 电系统 中． 正常情况下将 其接成三角形 ． 可以获得较大 的补偿效 果。这是 因为 ：如果改 用星形接法 ，其相 电压为线电压 的
２
，，
、 ／ 倍， ３ 又因９ 一 所以其无功出力将为三角形接法的 １ 倍。 ＝ ， １ ３
Ａ ｃ
综合考虑成本因数 ， 电网 Ｔ Ｃ 低压 Ｓ 装置一般选择三角形接法 。
（ 内三角接法 ａ ） （ 外三角接 法 ｂ ） （ｙ ｃ 型连接 ）
３ Ｓ Ｔ Ｃ无功补偿
３１ Ｔ Ｃ工作原理 ． Ｓ
图 ３ 主电路常用接线方 式
个 基本 的单相 Ｔ Ｃ是 由一对反 响并联 的晶闸管 Ｓ 阀于一个 电容器 和一个 限流电抗器串联组成的 ． 反相并 联 的晶 闸管 阀的作用 就如 同一个 双 向开关 ．如图 ｌ 所 示 。晶闸管开关 的导通时间为整数个半波 ． 因此它并不 是相位控 制的 晶闸管阀在检测到其上 电压最小 的瞬 间导通 ． 以使 投切过程 的暂态量最 小 因此除 了初始 的暂态分量 之 外 ，Ｓ Ｔ Ｃ的 电流是正 弦波形 的 ， 含谐波 ． 即不 因而不需要
【 关键词】 无功补偿 ；Ｓ ； 电网； Ｔ Ｃ 低压 发展
滤波器 ． 出由相应 的 Ｔ Ｒ所产生谐波 。在某些情况下 ， 一滤 Ｃ 电容器配 有放 电电路 以便在 电容器关断后快速释放残余电荷。 当今世界 。 经济迅 猛发展 ， 各种新型用 电电器也随之而生 。 中不 其 Ｔ Ｃ响应迅速 ， Ｓ 典型值是半个周期 到一个周期 。 但是 ， 响应 时 这个 乏有大量电器为感性负载 ． 严重加大 了电力系统 中的无功功率需求 ． 间有可能 因为测量和控制系统的延迟 和变大 。 造成网损增加 ． 线路压 降增 大。尤其是近年来 ， 由于 电网容量 的增加 ， ３ Ｔ Ｃ ． Ｓ 运行特性 ２ 对 电网无功要求也与 日俱 增 Ｔ Ｃ电压一 电流运行特性是离散 的 ， 图所示 。这个 特性 的形状 Ｓ 如 在 电力系统 中 ． 无功要保持平衡 ． 否则 ． 将会使 系统电压下降 ， 严 决定于 Ｔ Ｃ单元 的数 目、 Ｓ 它们各 自的额定容量 、 以及用来避免 电容器 重时 ， 会导致设备损坏 ， 系统瘫痪 。 此外 ， 网络 的功率 因数和电压降低 ， 频繁投切 的滞环 电压 Ａ 在 电压 闭环控制时 ，Ｓ 将母线 电压 调节 Ｖ ＴＣ 使 电气设备得不 到充分利用 ． 网络传输能力 下降 ， 促使 损耗增加 。因 到 ｖ ｖ２范围内。 △ ／ 此． 解决好 网络补偿问题 ， 对网络降损节 能有着极为重要的意义。
０ 引 言
ｌ ’ｍ
１ 低 压 无 功 补 偿 的概 念
低压无功补偿是指在配 电变压器低压 ４ ０ （８ ） ０ ３ｏ ｖ网络中安装补 偿装置 ， 随机补偿 、 包括 随器补偿 、 跟踪补偿 几种方式 。 １ 随机补偿 是指将低压电容器组与 电动机并接 ， ． １ 通过控制 、 护装 保 置与电机同时投切 １ 随器补偿是指将低压 电容器通过低压熔断器接在配 电变压器二 ． ２ 次侧 ． 以补偿 配电变压器空载无功的补偿方式 １ 跟踪补偿是指 以无功补偿投切装置作 为控制保护装 置 ．将低压 － ３ 电容器组 补偿 在大用户 ０ ｋ ． Ｖ母线上的补偿方式 ４
２１ 年 ０ｉ
第 ２ 期 ７
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｉ
Ｏ高校讲ｉ０ ２
科技信 息
Ｔ 无功补偿控制发展与研究 Ｓ Ｃ
姚 霞
（ 中国矿 业大学 信息 与 电气 工程 学 院
【 摘
江苏
徐州
２ １０ ） ２ ０ ０
要】 文介绍 了低压无功补偿 的概 念和发展现状 ， 本 并针对用于配电 系统动态无功补偿的晶 闸管投切 电容 器（ｓ ） Ｔ ｃ的基本原理 、 特性进
行特 别 了解， 而对 晶闸管投切 电容器（ ｓ ） 电路形式和控制 系统的结构， 进 丁 ｃ 的主 以及今后发展 趋势进行 了阐述和分析 。
ｌ Ｖ
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ｃ ｃ ＼３ ｃ ｌ ２ ｃ、 ・ ＼ 、 、
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容性 ・＋・ 感性
２ 发 展 现 状
图２ Ｓ Ｔ Ｃ运行特性
４ Ｔ Ｃ控 制 器 结 构 Ｓ 传统 的无功补偿 装置多采用机械开 关 （ 接触器或 断路器） 投切 电 容器 ， 它根据无功功率 的需求 ， 对无功器件 （ 接触器 和电抗 器 ） 进行投 ４１ 主电路连接方式 ． 切或调节 ． 尽管能 达到一定的补偿效 果 ． 但在投切 速度上跟不上 冲击 Ｔ Ｃ的主电路按照 晶闸管和电容器的连接方式 ．大致可以分为 ４ Ｓ 负荷的变化 ． 切除 时会 产生过 电压 ， 自身触头易损甚至熔 焊 ， 噪声大 ． 种类 型 ： 星形有 中线 、 星形无中线、 角外接法 、 内接法 ， 中前两 者统 角 其 设备故障率高 ， 可靠性差 。在控制环节上基本不能满足分相 、 分级 、 快 称为星形接法 ， 图 ３ 如 所示。 速及跟踪补偿 的要求 ． 系统 电压波动太大 ． 使 影响用户用电。 随着 大功率晶闸管 的问世 ．利用晶 闸管作补偿 电容器组投切 开 关 ， 快速无涌 流投切 ， 可 由于 晶闸管投切 电容 器 （Ｓ ） 利用 电力 电 ＴＣ 是 子开关来投切 电容器的 ． 与机械投切 电容器相 比． 晶闸管 的开、 关是无 触点 的 ． 其操作 寿命几乎是无 限的 ． 而且 晶闸管 的投入时刻可 以精确 控制 ． 可以快速无冲击地将 电容器接人 电网． 大减少 了投切 时的冲 大 击 电流 和操 作 困难 。诸 多特 点使 得 晶闸 管投 切 电容 器 ｆ ｈｒ ｔ Ｃ ｙｓ ｒ Ｔ ｉｏ Ｓ ｉ ｈＣ ｐｃ ｏ 简写为 Ｔ Ｃ 技术 目 ｗｔ ａ ａｉ ｒ ｃ ｔ Ｓ） 前在配 电网中有 了广泛的应用 前
一
＿ Ｉ －
在三相供 电系统 中． 正常情况下将 其接成三角形 ． 可以获得较大 的补偿效 果。这是 因为 ：如果改 用星形接法 ，其相 电压为线电压 的
２
，，
、 ／ 倍， ３ 又因９ 一 所以其无功出力将为三角形接法的 １ 倍。 ＝ ， １ ３
Ａ ｃ
综合考虑成本因数 ， 电网 Ｔ Ｃ 低压 Ｓ 装置一般选择三角形接法 。