晶闸管控制电抗器(TCR)型SVC
TCR型SVC简介(较全面)
TCR型SVC简介（较全面）随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，对电网无功功率的要求与日俱增。
特别是如轧机、电弧炉等冲击、非线性负荷的不断增加，加上电力电子技术的普遍应用，使得电力网发生了电压波形畸变、电压波动闪变和三相不平衡等，产生了电能质量降低、网络损耗增加等不良影响。
因此解决好电网的无功功率因数补偿和谐波滤波问题，对于提高电能质量、安全运行、降低损耗、节能、充分利用电气设备的出力等具有重要的意义。
1、谐波的危害：1.电能的生产，传输和利用效率降低，电器设备过热，产生附加的振动和噪声2.集肤效应，绝缘老化，寿命缩短3.设备故障，引起电力系统局部发生串联谐振或者并联谐振4.谐波发生放大，造成电容器过热，膨胀甚至产生破裂5.继电保护和自动化控制装置误动作，使电能计量失准，造成混乱6、测量计量不准确7.对通信和电子设备产生干扰。
2、简介90年代以来，随着高压晶闸阀的制造技术日趋成熟，绝大部分用户采用TCR+FC型SVC这种动态无功补偿及滤波装置来改善电网电能的质量。
晶闸管控制电抗器型静止动态无功补偿装置是一种可以自动调节的无功功率补偿装置。
它具有3个主要功能：抑制电压波动，改善功率因数，吸收电网谐波。
TCR+FC型SVC全称如下：图1：TCR+FC型SVC主回路接线图无源单调谐滤器FC以其结构简单、成本低、运行维护方便等特点被广泛应用于负荷冲击不大的有污染的供电系统中，具有吸收电网谐波和补偿无功功率两个功能。
安装于母线或者设备侧，设备组合方便，性能稳定。
TCR（Thyristor Controlled Reactor）是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置。
由于单独的TCR只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。
并联电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。
3、TCR型补偿装置工作原理TCR型动补装置的补偿原理见图2所示。
图中Q C为电容器功率，Q L为负载感性无功功率，Q LS为补偿器所提供的感性无功功率。
电力电子
1、什么是SVC
答：SVC，静止型动态无功补偿装置（Static Var Compensator）是一种可以控制的无功功率补偿装置。
2、什么是TCR型SVC
答：TCR型SVC指的是SVC的动态调节部分为晶闸管控制电抗器（简称TCR）
3、 TCR型SVC主要由哪几个部分组成
答：主要由以下部分组成：
（1）TCR（晶闸管控制电抗器），其中包括：相控电抗器、晶闸管阀组等
（2）FC（固定电容器组或称为滤波器组）其中包括滤波电抗器、滤波电容器组及其保护的一次设备等。
（3）控制系统、触发系统、保护系统等
4、目前技术最成熟、应用最广泛的SVC型式是哪种型式
答：TCR型SVC，我公司及ABB、西门子公司目前生产的SVC均为TCR型SVC。
5、 TCR型SVC装置能够改善哪些电能质量指标？
答：（1）滤除供电系统中的谐波，减少谐波危害。
（2）稳定供电系统电压，减小电压波动
（3）抑制某些负荷工作时产生的电压闪变和三相不平衡
（4）提高供电系统的功率因数，降低损耗，减少无功罚款，提高设备使用效率，为用户节约生产成本。
6、 TCR型SVC以何种方式接入供电系统？
答：6～35kV系统可以采用与负荷并联，直挂式接入系统。
7、 TCR型SVC可以应用在哪些行业？
答：目前已经广泛应用在冶金、煤炭、电气化铁路、矿山、电力等行业。
TCR式SVC与MCR式SVC的区别与比较
二、
1.
TCR式SVC主要有TCR+FC或TCR+TSC两种结构型式，此类SVC包括与负荷并联的电抗器或电容器或二者的组合，具有可调/可控部分。电容器通常包括与谐波滤波器电路结合成为一体的固定的或机械投切的电容器，或在需要对电容器进行高速或非常频繁投切时所采用的晶闸管投切的电容器（TSC）等型式。SVC装置无功输出呈连续变化，静态和动态地使电压保持在一定范围内，提高系统的稳定性。
（3）可控硅投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC）
TSC型补偿器由一组并联的电容器组成，每一台电容器都与双向晶闸管串联。这里的晶闸管仅起开关的作用，以替代常规电容器所配置的机械式开关。在运行时，根据需要补偿电流的大小，决定投入电容的组数。由于电容式是按组投切的，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，有两种解决办法：首先可以增加电容的组数，组数越多，级差就越小，但这必然会增加运行成本，如何协调二者的关系，是电网公司应该考虑的问题；其次就是要把握电容器的投切时间。研究表明，最佳的投切时间是晶闸管两端电压为零的时刻，也就是电容器两端电压等于电源电压的时刻。所以TSC一般都是采取过零投切的。
（1）维持系统电压基本不变，抑制电压闪变；
（2）提高供电系统及负载的功率因数，减小功率损耗；
（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率震荡；
可控硅控制电抗器(TCR)型SVC原理及应用
随 着 国 民 经 济 的发 展 和 现 代 化 技 术 的 进 步 ， 力 网 负 电 荷 急 剧增 加 ， 电 网 感 性 无 功要 求 也 与 日惧 增 。 别 是 可 逆 对 特
式大型轧钢机 、 钢电弧炉等冲击 负荷、 炼 非线性 负荷容量 的
不 断 增 加 ， 上 普 遍 应 用 的 电力 电 子 和 微 电 技 术 ， 得 电 力 加 使
２Ｉ ． 系统 组 成
ＴＣ 型 Ｓ Ｒ ＶＣ系 统 的 组 成 如 图 Ｉ 示 ， 般 由 Ｔ Ｒ、 所 一 Ｃ 滤
波器 （ Ｃ） Ｆ 及控制系统组成 。 通过控制与电抗器 串联 的 ２个
反并 联 晶 闸 管 的导 通 角 ， 可 以 向系 统 输 送 感 性 无 功 电流 ， 既 又 可 以 向 系 统 输送 容性 无 功 电 流 。 补 偿 器 响 应 时 间快 （ 该 小 于 半 周 波 ）灵 活性 大 ， 且 可 以 连 续 调 节 无 功 输 出 ， 点 是 ， 而 缺 产 生 谐 波 ， 加 上 滤 波 装 置 则 可 以 克 服 。 因 此 ， 电 路 又 称 但 该
～
２ 一 ０
维普资讯
冶金设备管理与维修
传输到脉冲放大单元 ， 经放大后触发 晶闸管 ， 到所 补偿 的 得（ ４ ０ ６４ 总第 １ ４ ２ 期）
粗轧机 最大无功 冲击 为 １ ２ｋ ａ ，ｋ 母线最 小短路容 ５１０ ｖ ｒ ６Ｖ
为 Ｔ Ｒ＋Ｆ 型 电路 。 Ｃ Ｃ 图 ２ Ｔ Ｒ型单相原理 Ｃ 图 ３ 电源电压和 Ｔ Ｒ的电流波形 Ｃ
Ｔｈ ２
２ ３ 恒 无 功 控 制 原理 ．
控 制 系 统 的基 本 组 成 如 图 ４所 示 。 Ｓ Ｃ 连 接 到 系 统 Ｖ
中， 电容器提供 固 定容性 无功功率 Ｑ ， ｃ通过具 有完好 线性 特征 的补偿 电抗 器 的电流决定 了从补偿 电抗 器输出的感性 无功值 Ｑ Ｃ ， ＴＲ 感性无 功 与容性 无功 相抵 消， 要 Ｑ （ 只 系统 ）
无功补偿SVG,SVC,MCR,TCR,TSC的区别
无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC区别TSC TCR型SVC MCR型SVC SVG吸收无功分级连续连续连续响应时间20ms 20ms100ms 10ms运行范围容性感性到容性感性到容性感性到容性谐波受系统谐波影响大，自身不产生谐波受系统谐波影响大，自身产生大量谐波受系统谐波影响大，自身产生较大量谐波受系统谐波影响小，可抑制系统谐波受系统阻抗影响大大大无损耗小大较大小分相调节能力有限可以不可可以噪声较小较小小体积（同等容量）大大较大小TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。
TCR：晶闸管控制电抗器。
MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。
SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。
SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。
SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。
而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。
静止无功补偿器(SVC) 与静止无功发生器(SVG)有什么异同?静止无功补偿器(SVC)该装置产生无功和滤除谐波是靠其电容和电抗本身的性质产生的。
静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是靠其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。
相关知识静止无功补偿器又称SVC，传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以较静态无功补偿装置。
通常的SVC组成部分为1.固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。
2.固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。
无功补偿SVG和SVC的区别
无功补偿SVG、SVC、MCR、TCR、TSC 区别TSC：晶闸管投切电容器，采用无源器件（电容器）进行无功补偿，分级补偿，不能实现连续可调。
TCR：晶闸管控制电抗器。
MCR:磁控电抗器，与TCR类似，需要和电容柜配合实现动态无功补偿，可实现连续可调。
SVC：静止无功补偿装置，采用无源器件进行无功补偿的技术总称，包括：TSC、TCR等，“静止”是与同步调相机对应，一般来说将使用晶闸管进行控制的补偿装置成为“SVC"。
SVG：静止无功发生器，采用电能变换技术实现的无功补偿。
SVG与其它的最大区别在于能主动发出无功电流，补偿负载无功电流。
而其它均为无源方式，依靠无源器件自身属性进行无功补偿。
SVG与两种类型SVC动态无功补偿装置比较表静止无功补偿器(SVC)与静止无功发生器(SVG)有什么异同？静止无功补偿器(SVC)该装宜产生无功和濾除谐波是靠其电容和电抗木身的性质产生的。
静止无功发生器(SVG)该装置产生无功和滤除谐波是発其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流。
相关知识静止无功补偿湍又称SVC.传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关.没有机械运动部分.所以较静态无功补偿装迓。
通常的SVC组成部分为1 •固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路该部分适、”1选择电抗器和电容器容虽.可滤除电网谐波.并补偿容性无功.将电网补偿到容性状态。
2•固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用來调节电抗器导通角.改变感性无功输出來抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较商功率因数。
动态无功补偿技术应用在电力系统中，如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低，冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动，恶化电网的供电质量。
对于给立的有功分布，要想使无功潮流最小以减少系统的损耗，就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。
随着电网的不断发展，对无功功率进行控制与补偿的重要性与曰俱增：①输电网络对运行效率的要求日益提高，为了有效利用输变电容疑，应对无功进行就地补偿：②电源（尤英水电）远离负荷中心，远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳泄性及电压控制问题：③配电网中存在大量的电感性负载，在运行中消耗大量无功，使得配电系统损耗大大增加：④直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制:⑤用户对于供电电能质量的要求日益提高。
tcr型svc原理
tcr型svc原理
tcr型SVC原理：提高电力系统稳定性的关键
静止补偿器（Static Var Compensator，SVC）是一种通过补偿无功功率来提高
电力系统稳定性的装置。
其中一种常见的SVC类型是基于Thyristor Controlled Reactor（TCR）的SVC。
TCR型SVC是一种非线性的无功补偿装置，它通过调节并控制静止无功补偿
电流，来实现电力系统的稳定性改善。
TCR通常由一个或多个可控的电感线圈和
和一个增加电感的负载电路组成，以接收并消耗电网中的无功功率。
TCR型SVC的工作原理是通过改变控制电感线圈中的电流，调节电感线圈的
等效电感值。
当电感线圈的电流增加时，电感值也随之增加。
通过这种方式，无功功率可以被吸收或释放，以补偿电力系统中产生的无功功率。
TCR型SVC具有快速响应的优势。
当电力系统发生扰动时，TCR型SVC能够
在毫秒级的时间范围内调节无功功率，从而有效地控制电力系统的电压和电流波形。
这对于保持电力系统的稳定性和改善电压质量至关重要，尤其是在发生突发负载变化或故障时。
此外，TCR型SVC还可以提供无功功率平衡，通过调节负荷侧电网上的无功
功率流动来减轻电网的压力。
它可以在快速响应的同时提供平滑的无功功率调节，以确保电网的稳定运行。
总结而言，TCR型SVC是一种基于可控电感线圈的装置，通过调节和控制无
功补偿电流，实现电力系统的稳定性改善。
其快速响应和能够提供平滑的无功功率调节的特点，使其在电力系统中起着至关重要的作用。
TCR型SVC
TCR型SVC静止无功补偿器（SVC）是一种典型的柔性交流输电装置（Flexble AC Transmission System, FACTS），主要应用于配电工业领域改善电能质量和输电网增加输送能力及提高电力系统稳定水平。
装置原理SVC装置根据控制策略，检测有关电量和设定量的大小来改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，能快速连续改变装置的电感电流，从而获得平滑调节的无功功率。
本公司SVC采用了国际主流先进技术，品质优良、运行可靠，可以按无功电压或无功功率调节，可手动、自动转换，也可分相或自适应调整，并有存储、显示、处理故障等功能。
SVC一般由并联的感性和容性两大回路构成，其中至少一个回路为动态回路，能根据补偿要求快速变化其无功功率；通常采用晶闸管控制电抗器（TCR）或（和）晶闸管投切电容器（TSC），容性回路采用固定电容器组或滤波器组（FC），如图1所示。
TSC是分级投切的，不像TCR由相角控制，恰当的配合TSC和TCR 可以连续控制无功输出。
图1 (a)TCR (b)TSC (c)TSR (d)TCR/TSC (e)TCT晶闸管控制SVC的结构型式SVC对无功的连续调节能力是通过TCR支路来完成的。
TCR型无功补偿装置的主回路构成见图2，TCR型的SVC装置主要由滤波(电容)支路和TCR支路组成。
其中TCR支路具备动态连续无功调节能力，但由其固有特性决定其无功输出只能为感性。
与其并联的滤波支路提供基础容性无功，使TCR型SVC可具备从容性到感性区间的无功调节能力，TCR外特性见图3。
滤波器组同时还可滤除TCR自身产生的及系统其他负荷产生的谐波。
图2 TCR型SVC主接线原理图图3 TCR型SVC V-I 特性TCR支路往往采用三角形接法，被控的相控电抗器一般分裂为两个，分别接于晶闸管阀组两侧，以减小流过晶闸管阀组的短路电流。
一般用触发角α(亦称之为点火角)来表示晶闸管的触发瞬间，即从电压过零点到触发点的电角度。
TCR型SVC介绍
6) 静止无功发生器(STATCOM)：理想的无功补偿手段，无需储能原件提供
无功、受电源电压影响、无谐振危险，占地小；造价高，自身损耗大，补偿容
量小无谐波放大技术难度大，属少数示范工程阶段
第三部分：SVC装置
SVC装置（目录）
1
SVC介绍
2
TCR型SVC
纯水冷却系统
SVC装置—TCR型SVC
晶闸管相控电抗器TCR即动态回路控制原理
可调相控电抗器（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理如图所示，U为交流电
压，Th1、Th2为两个反并联可控硅，控制这两个可控硅在一定范围内导通，则可控
制电抗器流过的电流i，i和u的基本波形如以下右图所示。
α为Th1和Th2的触发角，则有
音大，损耗大，技术陈旧，属淘汰技术；
3）有载调压无功调节装置：无功补偿特性不理想,有级调节，相应速度慢，
投切频繁，关键设备寿命短，维护成本高；
4) 开关（机械）投切电容器、电抗器：慢响应补偿方式，连续可控能力
差、不宜频繁操作；
5) 静止无功补偿器(SVC)：成熟先进的实用技术，得到了广泛应用，SVC
定电压；改善电能质量；
消除无功冲击；
降低损耗，延长设备使用寿命；
增加设备带负荷能力，提高设备利用率，减少投资。
SVC装置—SVC的组合方式
(a)TCR＋FC (b)TSC (c)TSR (d)TCR/TSC (e)TCT (f)MCR+FC
SVC装置—SVC补偿基本原理
SVC补偿原理:QL-无功负荷； QR-SVC电抗器吸收的无功功率；
6
4
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0
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晶闸管相控电抗器
晶闸管相控电抗器（TCR）与磁阀式可控饱和电抗器（MCR）型静止动态无功补偿器的比较晶闸管相控电抗器型静止动态无功补偿器，简称：TCR型SVC；磁阀式可控饱和电抗器型静止动态无功补偿器，简称：MCR型SVC；随着技术的发展，高压投切电容器式无功补偿装置已经逐渐处于中低端市场，因其不可克服的缺点逐步被静止型动态无功补偿装置（SVC）取代，目前获得最广泛应用的无疑是TCR 型SVC，但MCR型SVC近几年逐渐走俏，大有与TCR型SVC抗衡之势！想在此讨论一下TCR型SVC和MCR型SVC的原理、技术特性、性价比、可靠性等等各方面的联系与区别，先开个贴，请大家各抒己见，随后将个人观点整理后贴出供大家拍砖，多谢！个人知道一点SVC的部分原理，我在这边先贴出来，希望高手拍砖:SVC总体工作原理a)调节器自动跟踪具有严重冲击无功功率的负荷的工作状态，发出与冲击负荷所对应的TCR晶闸管阀六相触发脉冲；b)调节器的六相触发脉冲通过晶闸管阀电子单元（高电位电子板）、去触发六相晶闸管阀；c)不同的触发角，改变了流过TCR回路中主电抗器的电流量，从而改变了TCR回路的感性无功功率量；d)通过TCR回路感性无功功率的跟随作用，使电网上的无功功率趋近于零，或趋于一定值。
下式是无功功率补偿的计算式：ΣQ ＝Q FC＋Q负载＋Q TCR ≈ 0 （或某一常数）其中：Q FC 为固定电容器兼滤波器的容性无功功率值（固定量）Q负载为冲击负荷的感性无功率值（可变量）Q TCR 为TCR回路的感性无功功率值（可变量）e)由于晶闸管阀及电子设备的动态响应很快，即实现了动态补偿的功能。
TCR还能使三相不平衡的有功负荷得以平衡，抑制电网的负序分量。
晶闸管投切电容器型静止无功功率补偿装置，它由降压变压器、电容器组（分成若干小组）、晶闸管阀（同样分成若干小组和调节器四部分组成。
根据负载感性无功功率的变化，切除或投入电容器组时，晶闸管阀只作为投切电容器的开关，而不像TCR型的晶闸管阀起相控的作用。
晶闸管控制电抗器
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TCR不具备大的过负荷能力，因为其电抗器是空心设计的。如果期望TCR承受暂态过电压，就需要在设计TCR 时加入短时过负荷能力，或者安装附加的晶闸管投切电抗器，以备在过负荷时使用。
TCR的响应迅速，典型的响应时间为1．5～3个周期。实际的响应时间是测量延迟、TCR控制器的参数和系统 强度的函数。
运行特性
三相CTR
TCR在正常运行时会产生大量的特征谐波注入电，因此必须采取措施将这些谐波消除或减弱。通常的办法是 并联滤波器，并联滤波器要么是串联Lc结构，要么是串联LCR结构。这些滤波器被调谐到5次和7次的主导谐波频 率，有时，也使用11次和13次滤波器或者只使用一个高通滤波器。如果预想TCR按相控制，或者络谐振的条件要 求TCR要按相控制，那么就需要安装3次谐波滤波器，并且与TCR相并联。
作用
作用
TCR的作用就像一个可变电纳，改变触发角就可以改变电纳值，因为所加的交流电压是恒定的，改变电纳值 就可以改变基波电流，从而导致电抗器吸收无功功率的变化。但是，当触发角超过90°以后，电流变为非正弦的， 随之就产生谐波。如果两个晶闸管在正半波和负半波对称触发，就只会产生奇次谐波。谐波可以通过对较高频率 分量的傅里叶分析得到。
运行特性
如果对TCR采用电压控制的正常运行区域就被压缩到一条特性曲线上。这种特性曲线体现了补偿器的硬电压 控制特性，它将系统电压精确地稳定在电压设定值%上。正常情况下，控制器通过控制电抗器注入节点的感性无功 功率，来维持节点电压不变。当电压升高，运行点将向右移动，控制器通过增大晶闸管阀的触发角增大注入节点 的感性无功功率，保持节点电压。当运行点到达控制范围的最右端，节点电压进一步升高后将不能由控制系统来 补偿，因为TCR的电抗器已经处于完全导通状态，所以运行点将沿着对应电抗器全导通(α=90°)的特性曲线向上 移动，此时补偿器运行在过负荷范围，超过此范围后，触发控制将设置～个电流极限以防止晶闸管阀因过电压而 损坏。在特性曲线的左侧，如果节点电压过分降低，补偿器就会达到发出极限，运行点将会落在欠电压特性上 。
晶闸管控制电抗器(TCR)控制方法的研究及实现
华北电力大学（北京）
硕士学位论文
晶闸管控制电抗器（TCR）控制方法的研究及实现
姓名：龙云波
申请学位级别：硕士
专业：电机与电器
指导教师：刘晓芳
20051201
第四章１２脉波ＴＣＲ控制器的实现
图４．１动态无功补偿装置控制器样机照片
４。
１１２脉波ＴＣＲ动态无功补偿装置控制器的组成
图４．２控制器控制流程简图
控制器控制流程的简图如图４．２所示。
控制器先采集系统三相电流，以Ａ相电压作为基准，利用上一章设计的基于三角波调制的无功电流检测方法计算得到基波无功电流‘一，通过事先计算好的导通角与基波电流的关系表查表得到晶闸管的导通角ａ，根据导通角口触发晶闸管从而产生相应的补偿电流。
单片机再将晶闸管产生的三相补偿电流采入，计算出实际补偿的基波无功电流，对触发角进行校正，完成补偿电流的闭环控制。
根据控制流程决定采用多ＭＣＵ协同工作，并将控制器根据功能进行模块划分，增强了控制器的通用性和扩展性，也利于日后的维护。
主控制器采用ＡＴＭＥＬ公司的。
SVC及其TCR电抗器的设计
SVC及其TCR电抗器的设计智能仪器仪表[摘要]关键词0引言SVC及其TCR电拓器的设计易兆林,胥军(顺特电气有限公司,广东佛山528300)介绍了SVC的基本要求和工作原理,分析了TCR电抗器的作用及工作特性,着重分析了TCR电抗器谐波电流下的损耗计算及温升校验方法,对干式空心TCR电抗器的设计计算,制造及试验有一定的指导意义.SVCTCR无功涡流损耗设计sVC是无功功率静止补偿装置(StatiCVarComp-ensator)的英文缩写;TCR并抗则是最常见的FC(FixedCapacitor)+TCR型SVC的重要组成部分,是Thyristor-ControlReactor的英文缩写,其设计制造质量的好坏直接关系到sVC的使用效果及使用寿命.1SVC简介1.1基本要求及原理sVC就是无功功率静止补偿装置.SVC的基本原理就是根据系统无功的变化,实时调节装置的无功消耗或输出,以补偿系统的无功变化;同时通过其滤波装置阻止负荷向系统倒送谐波电流,从而达到防止电压闪变及治理谐波污染的目的.1.2各种SVC的基本特点(5)混合型sVC.混合型SVC可有TCR+FC型,TCR+TsC+FC型, TCR+MSC(MechanicallySwitchedCapacitor)+FC型,TCR+TSC+MSC+FC型等型式,主要用于电力系统枢纽站,增加输电线路输电能力,降低输电损耗,阻尼系统振荡,防止电压闪变,提高系统稳定水平. TCR+TSC+FC型SVC,我国从瑞典引进了两组,安装在武汉凤凰山500kV变电站,其原理接线见图1所示;从国外引进的安装在沈阳,株洲,郑州,江门等500kV变电站的SVC,都采用了TCR+MSC+ FC的型式.常见的sVC有如下几种型式:(1)饱和电抗器型SVC,即SR(SataratedReactor)型SVC.(2)TCT型SVC.(3)TCR+FC型SVC.(4)TSC型SVC.收稿日期:2005—11—28作者简介:易兆林(1965一),男,湖南醴陵人,工程师,主要从事电抗器类产品开发设计及技术管理.胥军(1968一),男,陕西宝鸡人,主要从事电力电子产品开发设计及电抗器类产品开发设计工作.66四豳2006年1期图1TCR+FC+TSC型SVC2TCR的作用TCR是SVC的重要组成部分,它与可控硅晶闸管,检测及控制系统组成了及时调节无功消耗量的部分.检测及控制系统,通过自动检测及跟踪系统无功功率的变化,控制晶闸管的导通状态,等效改变TCR的电抗即无功消耗,从而达到SVC装置防电压闪变及治理谐波污染的目的.TCR并抗三相通常按三角形方式连接,这样可消化自身产生的三次谐波,不致于流入系统而增加三次谐波滤波装置的投资;TCR单相又一分为二,由通过高压晶闸管组串联的,垂直叠装的,相同的两个电抗器组成,这样降低了电抗器短路情况下,系统电压全部加于晶闸管两端的可能性,晶闸管得到了保护,同时也减少了大电流短路事故的发生.智能仪器仪表3TCR设计中的几个问题3.1干式空心电抗器的设计树脂绝缘干式空心电抗器采用小截面圆铝线,多风道,多并联支路结构,玻璃纤维填充环氧树脂高温固化成形工艺,线圈两端米字形铝排支架连接各并联支路的首末两端,并作为安装件,便于安装及连接.该结构的应用,可大大减少涡流损耗等附加损耗,改善温度场分布,提高电磁效率;匝间电压较低,层间电压很小几乎没有,大大提高了产品的可靠性;米字形铝排支架的应用,使各并联支路非整数匝成为可能,解决了整数匝造成的环流,电流分布不合理,导致局部过热的问题;环氧树脂技术的不断完善和进步,使产品在高温固化成形后成为一刚化的整体,保证了产品的绝缘性能,稳定性和耐冲击能力,确保了产品的质量及使用寿命.TCR电抗器采用干式空心电抗器的型式,具有上述全部特性.3.2单相两线圈之间的互感鉴于TCR电抗器的工作性质及特点,TCR电抗器被设计成单相两线圈经晶闸管串联方式,采用上下分裂,垂直叠装结构,由上下完全相同的两线圈组成一相,如图2所示.图2安装于某钢铁企业的TCR电抗器晶闸管导通时,两线圈之间电压差几乎为零:当晶闸管截止时,两线圈之间压差就是线电压,因此两线圈之间必须通过合适的绝缘子和空气间隔隔开.两个独立线圈之间有一定的互感,其值是正值. 其单个线圈的自感与两个线圈之间的互感之和的两倍,就是TCR并抗的每相电感,因此TCR单个线圈的自感较TCR并抗单相额定电感的l/2略小,一般小l0%～l5%.这也是为什么TCR并抗采用上下分裂垂直叠装形式,而不采用互感小的两线圈独立平放方式的缘故,既节约设备投资也减少安装占地. 3.3TCR额定电流的确定TCR并抗出力随晶闸管的导通状况(导通角大小)不同而不同,我们称TCR并抗晶闸管最大工作导通角时的电流为TCR的额定电流,它是此状态下流过TCR电抗器的各次谐波电流的方均根值, 广_=———一=———■■—————■(,Ⅳ=√,+++…).TCR在最高运行电压下,晶闸管全导通时的电流为k,c,l(=/己厂N,是TCR在额定电压下晶闸管全导通时的电流.一般情况下TCR的额定电流,取,的60～l00%左右,依负荷性质不同及系统设计裕度的不同而不同.3.4谐波电流下的温升校验铁心电抗器有铁心磁路,不会有太多漏磁进入线圈;干式空心电抗器所有磁力线均无铁心磁路约束, 而以空气为磁路,许多还穿过线圈导体本身,因此空心电抗器的涡流损耗及杂散损耗,外部金属件损耗等附加损耗就较多.TCR设计时,必须考虑附加损耗的影响,并校验谐波电流下的温升.显然,电抗器结构及参数不变的情况下,不同的电流或不同的谐波电流分布,其线圈本身发热损耗也不同,其温升也不同.因此,温升校验的基础工作是损耗计算.磁场中导体之涡流,正比例于磁感应强度及其频率f,即:厂(1)涡流损耗P=~fi2(1r(1dsf2r(.1ds(2)空心电抗器中B正比例于电抗器电流I所以,涡流损耗P,I-r㈨ds(3)所以,t次谐波电流.下,电抗器涡流损耗:P,oc.t.)ds(4)厂.为基波频率令'rdsocK?R,则Pwt=t?K?(5)为工频下电抗器涡流损耗与电阻损耗的比值,可通过理论计算结合实测结果确定.它与线圈结构,导线大小等许多因素有关,是一个较复杂的计算过程,其一般情况下是线性的只与线圈结构参数有关.我们通常取0.1～0.3之间.t次谐波电流,下,杂散损耗忽略不计,总损耗:P.=电阻损耗+涡流损耗=+fK.(6)这样,TCR并抗在额定电流IN=,.+,,+,…,的作用下,其总损耗:e=ye,:∑(+fK?)=∑(1+f)?(7)将上述总损耗,输入温升计算软件,即可校核TCR并抗在该额定电流作用下的温升,从而校验其设计可靠性.将上述总损耗等效为某一工频电流,单独施加在该线圈上产生的总损耗:(1+)=∑(1+r)?/,2R(8)t=l2006年1期四圆67技术交流官桥变11OkV1情况介绍TA;茎漏油王连辉,王门鸿(泉州电业局,362000)官桥变是我局一个重要的220kV变电站,110kV TA都为早期湖南醴陵互感器厂93年生产的产品. 该站运行近9年来,经常发生110kVTA渗漏油的现象.给电网安全运行带来较大的隐患,同时运行维护工作很大.其TA的缺陷主要有以下几个方面: (1)一次接线板渗漏,占缺陷总数的32.3%;(2)上挂板渗漏,占缺陷总数的10.5%;(3)二次接线柱渗漏,占缺陷总数的15.2%;(4)取油阀口渗漏,占缺陷总数的17.6%;(5)其他缺陷占总数的24.4%. 其中一,二次接线柱和上挂板的渗漏占总缺陷的58%,这些缺陷的处理都涉及到停电,限电问题. 因此TA的渗漏油已经严重影响到整个官桥变的完全运行.2渗漏油原因及对策经过分析研究,渗漏油有以下几个原因:(1)设备运行时间已有9年多,但还没有达到设备的使用寿命,所以并不是渗漏油的主要原因.对策:尽快安排技改,更换为新型的SF互感器. (2)设备承载的负荷重,加上气候温差大,故设备容易渗漏.负荷大,温差大应该说是渗漏油的一个主要的原因,但是设备在负荷低甚至长期备用收稿日期:2004-11-22的处理对策的情况下也存在渗漏油现象.所以这也不是主要的原因.对策:在条件允许的情况下,尽可能转移负荷,并加强监测.(3)人为责任.①检修方面:目前检修班组在管理与技术力量上都存在一定的薄弱环节,有些检修人员责任心不够,造成人为的渗漏油现象发生.对策:加强检修人员综合素质的培训.②运行方面: 管理不到位,未能在安全距离允许范围内,对设备进行局部的定期维护.对策:加强变电运行的管理, 做到日常维护到位.而人为责任也并不是渗漏油的主要原因,因为在我们加强管理的同时互感器还不断有渗漏油现象发生.经多方面分析后,我们认为该批产品渗漏油的主要原因是结构设计上的不合理造成的.据了解,同期的产品普遍存在渗漏油现象.目前厂家已改进了互感器一次接线板,二次接线柱及上挂板的设计.下面着重阐述互感器存在的不合理的结构以及改进措施.(1)原一次接线板的结构示意图如图1.该结构的密封圈采用的是方形密封圈,这种结构存在一个图1原一次接线板结构示意图I由=(9)就可l,XffJ工频等效电流,模拟实测TCR并抗的实际温升.4结束语SVC装置中TCR并抗设计,必须考虑谐波电流68四衄2006年1期分量引起的损耗增加及温升升高等影响,计算出等效基波电流,校核其温升,并用该等效电流实测TcR并抗的温升,以确保产品的可靠性.参考文献[1】加拿大电工协会工程与运行分会静止补偿器委员会编刘取,马维新等.静止补偿器用干电力系统无功控制,水利电力出版社.1989【2】T-J.E.米勒.胡国根译,何仰赞.电力系统无功功率控制,水利电力出版社,1990年。
svc简介
1．2．1静止无功补偿器的分类SVC通常包括晶闸管控制电抗器(TCR)，晶闸管投切电容器(TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器的混合装(TCR+FC)，晶闸管控制电抗器与机械投切电容器的混合装置(TCR+MSC)等。
其中，TCR(Thyri stor Contro11ed Reactor)是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置，由于单独的TC R只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用，并联电容器后，使得总的无功功率为T C R与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率，其特点是可以连续调节补偿装置的无功功率，有谐波产生，般与T SC或FC滤波器配套使用。
TSC(Thyri stor Switched Capacitor)则是晶闸管投切电容器型静止无功补偿装置，电容器的投切开关为晶闸管，其特点是可断续调节补偿装置的无功功率，无谐波产生，可单独使用或与FC滤波器配套使用。
静止无功补偿器(SVC)是使用晶闸管来快速控制串联电抗器等效感抗的大小或者分组投切电容器组。
可以调节系统电压、降低线路损耗、增强电力系统的稳定性及提高输电线路的输电能力。
Svc装置主要用来进行无功补偿的同时实现负荷的平衡，一般情况下svc补偿装置的安装地点会选择在符合附近。
TSC型SVC采用直接补偿的方式．损耗小，但综合性价比较高．TCR型SVC 采用间接补偿的方式，能快速连续地调节无功，适应范围广，价格便宜．但主电抗的损耗比较大还有一种自饱和型电抗器目前也有应用，但它采用的是老技术．嗓声和运行损耗均较大。
磁控电抗器(Magnetically Cont~lled Reactor，简称MCR,应用在系统中代替TCR 组成SVC。
它的优点是占地少，而且在无谐波源的地方使用无需滤波器价格略低。
但它具有响应时间长、噪声太、不能分相调节抑制负序等缺点．目前还没有规模化使用。
另外，TSC型SVC在低电压系统中性价比较高，在分组较多的情况下能有效动态地补偿系统无功。
晶闸管控制电抗器(TCR)型SVC
目录
• 晶闸管控制电抗器(TCR)型SVC概述 • TCR型SVC的组成与结构 • TCR型SVC的工作原理与特性 • TCR型SVC的优缺点分析 • TCR型SVC的实际应用案例
01
晶闸管控制电抗器(TCR) 型SVC概述
定义与工作原理
定义
晶闸管控制电抗器（TCR）型SVC是一种用于动态无功补偿的 电力电子装置，通过控制晶闸管的导通时间来调节电抗器的感 性无功功率。
缺点分析
产生谐波
TCR型SVC在调节过程中会产生高次谐波，对电力系统产生一定 的影响。
对电压波动敏感
TCR型SVC对系统电压波动较为敏感，可能影响无功功率的调节精 度。
对触发角控制要求高
TCR型SVC的触发角控制精度直接影响到无功功率的调节效果，对 控制系统的要求较高。
改进方向与未来发展
优化控制策略
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新能源领域
用于风力发电、光伏发电 等新能源并网系统的无功 补偿和电压调节等。
02
TCR型SVC的组成与结构
晶闸管控制电抗器
晶闸管
作为核心元件，用于控制 电抗器的电流，实现平滑 调节无功功率。
触发电路
为晶闸管提供触发信号， 确保其准确导通与关断。
保护电路
在异常情况下，对晶闸管 和整个TCR进行保护。
工作原理
通过改变晶闸管的触发角来调节电抗器的电流，从而改变 SVC的输出无功功率。当触发角增大时，电抗器的电流减小 ，感性无功功率降低；反之，触发角减小时，电抗器的电流 增大，感性无功功率增加。
TCR型SVC的历史与发展
历史
TCR型SVC最早于20世纪70年代开始 研究，随着电力电子技术和控制理论 的不断发展，其性能和可靠性得到了 显著提高。
高压动态无功补偿及滤波装置(TCR型SCV)
高压动态无功补偿及滤波装置（TCR型SCV）设备概述SVC装置由晶闸管控制电抗器（TCR）和高压无源滤波器(FC)构成。
控制系统根据负荷工作状态改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，从而改变电抗器提供的感性无功，起到平滑调节供电系统无功功率的作用。
SVC=FC+TCRTCR: Thyristor Controlled Reactor晶闸管控制电抗器SCV: Static Var Compensator静止型动态无功补偿装置[高压动态无功补偿及滤波装置主要设备构成]1.全数字控制柜2.晶闸管阀组3.主电抗器4.纯水冷却系统滤波回路[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。
电抗器为空心、干式、铜线或铝线环氧固化型，线形度高、噪音小、动热稳定性好，绝缘冷却、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。
电抗器为空心、干式、铜线或铝线环氧固化型，线形度高、噪音小、动热稳定性好，绝缘强度高，散热好。
通过晶闸管的相位控制达到动态无功补偿的目的。
主要设备采用国外著名公司进口元件，主循环泵、等离子交换机、精密过滤器等核心机构采用不锈钢316L材质。
PLC程序控制，保护、报警功能完备。
无腐蚀，无污染，符合环保要求。
[TCR型SVC技术特点]1. 动态相应时间快，实现平滑调节。
采用基于DSP的全数字化控制，动态相应时间小于10ms.2.运行可靠，保护措施齐全，维护量小。
晶闸管控制电抗器(TCR)型SVC
利用傅立叶级数分解，可以由式（3）得出单相 TCR 的各次谐波，
其中 0＜α＜π/2。由于三相 TCR 的三次谐波相互 抵消，
所以，三相 TCR 的线电流中不含三次及三的倍数 次谐波。另
外，不管是对线电流还是对相电流，谐波电流占 基波电流的百
分比都是一样的。如图 7 所示为不同次数谐波幅 值随触发角
TCR原理
如图 1 所示，基本的单相 TCR 由反并联的一 对晶闸管
T1、T2 与一个线性的空心电抗器串联组成。 反并联的一对晶
闸管就像一个双向开关，T1 在供电电压 Vs 的正半波导通，T2
在供电电压 Vs 的负半波导通。TCR 的触发角 α 可控范围是
90°- 180°，但是当 Vs 并非是纯正的正弦 波时，触发角的可
TCR系统接线图
晶闸管控制电抗器(TCR)工作原理
通过控制晶闸管的触发角α， 改变晶闸管的导通角δ
得到不同的电流(图中红色波形) 蓝色波形为其基波分量
控制TCR发出不同的无功功率， 达到维持电网总的无功功率 稳定的目的。
SVC动态回路(TCR)工作过程
发出控制信号及触发脉冲 改变回路导纳，从而 改变感性无功
控制系统
晶闸管阀组
TCR电抗器
SVC组成
滤波器(FC) 提供固定容性无功，滤除谐波电流
晶闸管控制 提供大小可调的感性无功 电抗器(TCR)
全全数数字字控控制制 系系统统
控制TCR发出感性无功大小
静止型动态无功补偿器（SVC）的构成
阀组室
相控电抗器
滤波电抗器 滤波电容器
差流互感器
现场平面图
SVC优点
SVC是TCR与FC的结合,因此兼具二者的优点,二者的结合又 使彼此的缺陷得到弥补，形成了最理想的电能治理设备
TCR型SVC相控电抗器参数选择_蒋家久
０．０２７ ６ ０．００９ ８ ０．０１３ ８ ０．００５ ０
０．００９ ９ ０．０１８ ８ ０４ ０．００１ １ ０．００７ ９
０．０２１ ２ ０．０１５ ２ ０．００７ １ ０．００５ ８
０．０２９ ３ ０．００５ ８ ０．０１０ ２ ０．０００ ５
３ ０ ０．０３６ ６ ０．０７０ ４ ０．０９９ ０ ０．１２０ ５ ０．１３３ ５ ０．１３７ ８ ０．１３３ ８ ０．１２２ ６ ０．１０６ １ ０．０８６ ３ ０．０６５ ６ ０．０４５ ９ ０．０２９ ０ ０．０１６ ０ ０．００７ １ ０．００２ ２ ０．０００ ３
Ｉ＊ｎ（ｎ＝１，３，５，７，９，１１，１３，１５）
准，Ｔ Ｃ Ｒ 基波电流分量 Ｉ ＊１、谐波电流分量 Ｉ ＊ｎ、平均电流
分数值 Ｉ ＊ ｃｐ 、有效电流分数值 Ｉ ＊ ｅ 和最大峰值电流分数值
Ｉ
＊ ＴＣＲｍ
如表
１
所示。
（ １７）
表 １ ＴＣＲ 谐波电流分量 Ｔａｂ． １ Ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ＴＣＲ
晶闸管Ｔ１ 和Ｔ２ 反并联后与电抗器串联接于交流电
源（图 ２（ａ）），设电源电压
。当正向晶闸管Ｔ１
在移相控制角β处触发导通（β＞π ／２）时（图 ２（ｂ）），ＴＣＲ
回路将产生由零增至最大后再减小为零的过渡电流
（式（１）），电流导通角的范围宽度为γ。同样，反向晶闸
管Ｔ２ 也产生相同形式的反向电流。
（ １）
因电抗器电抗大、电阻小（ Ｒ ≈ ０ ），故 Ｚ＝ ωＬ＝ＸＬ、 δ≈ ０、θ＝ π ／２，则式（１）可简化为：
（ ２） 令ｉ ＝０，则电流导通角的宽度为：
（ ９）
４６
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QR
t QR+QC t t
Qc
t
t QL QN=QR+QC+QL
t
晶闸管控制电抗器(TCR)原理 晶闸管控制电抗器(TCR)原理 (TCR)
TCR单相接线图 TCR单相接线图
TCR系统接线图 TCR系统接线图
晶闸管控制电抗器(TCR)工作原理
通过控制晶闸管的触发角α， 改变晶闸管的导通角δ
得到不同的电流(图中红色波形) 蓝色波形为其基波分量
SVC补偿原理图 SVC补偿原理图
SVC控制原理 SVC控制原理
TCR提供的无功功率 提供的无功功率； FC提供的无功功率 提供的无功功率； QR —由TCR提供的无功功率； QC—由FC提供的无功功率； 负荷需要的无功功率； QL—负荷需要的无功功率； 由母线提供的无功功率； QN—由母线提供的无功功率； 当无功为正是表示感性无功，为负时表示容性无功。 当无功为正是表示感性无功，为负时表示容性无功。
控制TCR发出不同的无功功率， 达到维持电网总的无功功率 稳定的目的。
SVC动态回路(TCR)工作过程 SVC动态回路(TCR)工作过程 动态回路(TCR)
发出控制信号及触发脉冲
改变回路导纳， 改变回路导纳，从而 改变感性无功
控制系统 晶闸管阀组
TCR电抗器 TCR电抗器
SVC组成 SVC组成
滤波器(FC)
提供固定容性无功，滤除谐波电流
晶闸管控制 电抗器(TCR)
提供大小可调的感性无功
全数字控制 全数字控制 系统 系统
控制TCR发出感性无功大小
静止型动态无功补偿器（SVC） 静止型动态无功补偿器（SVC）的构成
阀组室 相控电抗器 滤波电抗器 滤波电容器
差流互感器
现场平面图
SVC优点 SVC优点
SVC是TCR与FC的结合,因此兼具二者的优点,二者的结合又 使彼此的缺陷得到弥补，形成了最理想的电能治理设备
为供电系统提供连续的无功功率，恒定的功率因数，无“过补”,“欠补”现 象
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