动态无功补偿装置简介

动态无功补偿装置简介

目录

一、概述 (3)

二、产品介绍 (4)

2.1、静止无功补偿装置（SVC） (4)

1) 产品原理 (4)

2) 产品组成 (6)

3) 主要作用 (7)

4) 技术指标 (9)

5) 应用案例 (10)

2.2、静止无功发生器（SVG） (12)

1) 产品原理 (12)

2) 产品组成 (13)

3) 产品特点 (15)

4) 技术指标 (15)

5) 应用案例 (16)

2.3、动态无功补偿装置的选择 (17)

三、市场分析 (18)

3.1、风电行业 (18)

3.2、光伏行业 (20)

3.3、电网 (22)

3.4、工业领域 (23)

一、概述

无功平衡对提高电网稳定、改善供电质量和提高经济效益至关重要。我国电网建设和运行中，长期存在着无功补偿容量不足和配备不合理的问题，特别是可调节的无功容量不足，快速响应的无功调节设备更少。随着工业规模的快速发展，诸如电弧炉、轧钢机、大容量电动机、电气化铁路牵引机车等冲击性或不平衡负荷迅速增加，使得负荷波动日益加剧，造成电压不稳、功率因数偏低、谐波污染等电能质量问题，给电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响。因此需要大量快速响应的可调无功电源，来维持系统无功潮流平衡、调整电压、降低损耗、提高供电网可靠性以及保持系统稳定性。

传统的无功补偿设备有并联电容器、调相机和同步发电机等，由于并联电容器阻抗固定不能动态跟踪负荷无功功率的变化；而调相机和同步发电机等补偿设备又属于旋转设备，其损耗、噪声都很大，而且还不适用于太大或太小的无功补偿。所以这些设备已经越来越不适应电力系统发展的需要。

采用静止无功补偿器SVC（Static Var Compensator）和无功发生器SVG是解决电网中无功补偿和谐波滤波问题的最有效措施之一，在调节的快速性、功能的多样性、工作的可靠性、投资和运行费用的经济性等方面都比传统调相机有明显的优势，在解决电网稳定性以及配电电能质量等问题中发挥了相当重要的作用，是目前各国普遍采用的先进实用技术。SVG作为下一带无功补偿产品，目前也已经开始在小容量场合投入应用。

SVC 在国外已是成熟的技术，截至2000年，全世界已有超过400 套、总容量60Gvar的SVC 在输配电系统运行，有超过600 套、总容量约40Gvar的SVC 在工业部门使用。

SVC、SVG可快速改变其发出的无功，具有较强的无功调节能力，可为电力系统提供动态无功电源、调节系统电压，当系统电压较低、重负荷时能输出容性无功；当系统电压较高、轻负荷时能输出感性无功，将供电电压补偿到一个合理水平。SVC通过动态调节无功出力，抑制波动冲击负荷运行时引起的母线电压变化，有利于暂态电压恢复，提高系统电压稳定水平。

二、产品介绍

2.1、静止无功补偿装置（SVC）

SVC 技术是灵活交流输电（FACTS）技术之一，根据结构原理的不同，SVC 技术又分为：自饱和电抗器型（SSR －Self －saturable Reactor ）、晶闸管相控电抗器型（TCR －Thyristor Controlled Reactor）、晶闸管投切电容器型（TSC –Thyristor Switched Capcitor ）、高阻抗变压器型（TCT ）和励磁控制的电抗器型（AR）等。随着大功率电力电子器件制造技术的发展，SVC 从早期的SSR 过渡到TCR/TSC 方式，并成为SVC 的主流实用技术。国外TCR/TSC 型的SVC 装置从上世纪70年代投入商业运行以来，其装置集成技术、控制原理、设备制造技术已趋于成熟，是目前仍广泛使用的动态无功补偿设备。

从装置构成来看，TCR 型的SVC 装置主要由滤波/电容支路和TCR 支路组成，如图1。

图1 TCR型SVC结构示意图

1)产品原理

控制原理说明

简化的电力系统

图2 简单的负荷连接

一般用户负荷吸收有功功率P L 和无功功率Q L ，电源提供有功功率P S 和无功功率Q S （可能为感性无功，也可能是容性无功），忽略变压器和线路损耗，则有P S =P L ，Q S =Q L 。没有足够无功补偿的电网存在以下几个问题：

1）电网从远端传送无功补偿负荷所需；

2）负荷的无功冲击（即无功需求）影响本地电网和上级电网的供电质量。 因此，电力系统一般都要求就近对用电负荷进行必要的无功补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量。 可调电抗器补偿无功

图3 带有可调相控电抗器无功补偿装置的系统

假设负荷消耗感性无功（一般工业用户都是如此）

Q L ，负荷的最大感性无功为Qlmax ，则若取Qc=Qlmax ，即系统先将负荷的最大感性无功用电容补偿。当

负荷变化时，电容与负载共同产生一个容性无功冲击，Q P =Qc-Q L ，这时，用一个可调电抗（电感）来产生相对应的感性无功Q B ，抵消容性无功冲击，这样在负荷波动过程中，就可以保证：Q S =Q C -Q B -Q L =0。 可调相控电抗器（TCR ）基本原理

T h2

图4 TCR 原理及TCR 电压电流波形图

如上图所示，U 为交流电压，Th1、Th2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i ，i 和u 的基本波形如图3-2所示。

α为Th1和Th2的触发角，则有

()cos cos i t L αωω=

- (3.1)

i 的基波有效值为：

1(22sin 2)

V

I L

πααπω=

-+ (3.2)

V ：相电压有效值 ωL ：电抗器的基波电抗

因此，可以通过控制电抗器L 上串联的两只反并联晶闸管的触发角来控制电抗器吸收的无功功率的值。 2) 产品组成

TCR 型SVC 装置主要由控制系统、相控电抗器、晶闸管阀组、滤波支路等

α