无功补偿 .doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无功补偿 .精品文档.【摘要】：电网无功补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。近年来,随着电网的进一步完善,工农业生产用电规模不断扩大,使得电力供需矛盾越来越突出。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。本文介绍了同步电网的定义，重点介绍了无功补偿的定义、原理，及两种实现无功补偿的装置 TSC、STARTCOM和SVC。【关键词】同步电网；电压稳定性；无功补偿；原理；TSC；STARTCOM；

2、 SVC【Abstract】Reactive power compensation, is by means of reactive power compensation device to provide the necessary reactive power, to improve system power factor, reduce energy consumption, improve voltage quality. In recent years, with the grid further perfect, industrial and agricultural produc

3、tion of electricity dimensions to expand ceaselessly, make the contradiction between power supply and demand is more and more outstanding. Reasonable selection of reactive power compensation and compensation capacity, can effectively improve the system voltage stability, ensure voltage quality, impr

4、ove power utilization rate of equipment, reduce the active power loss and reduce power generation costs. This paper introduces the definition of synchronous power network reactive power compensation, introduced the definition, principle, and the two implementation of reactive power compensation devi

5、ce of TSC and STARTCOM.【Key Words】Synchronous power ; grid voltage stability ; theory of reactive power compensation ; TSC ; STARTCOM ; SVC引言无功功率是在交流电路中，电源和储能元件之间来回交换的变动功率，无功功率并不是无用功率，而是在电能传输和转换过程中建立电磁场和提供电网稳定不可缺少的功率之一，无功功率经不同的电磁祸合反映不同的电压等级。电网无功补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗 ，改善电网电压质量。因此电网必

6、须进行无功补偿，在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。一、同步电网1 同步电网是用同一频率的电力提供给负荷中心的电网，是世界大都市圈电力供应的统一模式。它的同步能力可以在正常情况下使电力的电压和频率运行在额定范围内，在鼓掌后有一定自我控制能力恢复电力正常供应。有4个因素影响着同步电网的经济和安全可靠性：网架电压（最高电压）；外部电源的输电方式；结构和组成；电网互联（规模）。同步电网是与都市负荷中心共生而成长壮大，是大都市的充要组成部分，现代都市不能没有同步电网的电力供应，同步电网也只能依托都市而生存。城市负荷中心的经济需求主导着包括电源和电网的建设和运行，决定了不同

7、电网的不同的安全可靠要求和经济特性的合理组合。同步电网具有受到扰动后维持系统同步运行的自然特点，从而减轻扰动对系统的影响；同步电网规模越大，共同响应扰动的元件越多，扰动带来的波动越小，承受能力越强。大停电事故的原因并不在于同步电网的规模大小，而主要可归结为两点：一是电网结构不合理；二是缺乏统一协调控制机制。以美国电网为例7，其电网缺乏统一规划，各电网之间的互联是自发形成的，765/345 kV系统与 500/220 kV系统交织混联，长距离弱电磁环网普遍存在，造成电网结构混乱，容易发生大范围的负荷转移，引起连锁反应，导致大停电事故频发；另一方面，由于缺乏全网统一的协调控制机制和手段，未能建立可

8、靠的全网安全稳定防线，致使系统中的局部故障不能及时采取措施快速隔离，而逐渐演变成大停电事故。再如近期巴西电网大停电事故暴露出来其在电网结构方面存在缺陷，单一送电通道比例过高，受端电网规模和强度均不足8。二、电压稳定性电压稳定性是指电力系统维持电压的能力。电力系统各母线电压在正常运行和受扰动后的动态过程中能被控制在额定电压的允许偏差范围内的能力。电网电压的提高对整个电压稳定水平的提高的效果并不明显。同样对于无功补偿来说，无功补偿水平提高，在固定的运行方式下，对于电压稳定水平的提高也没有太大的作用，但是针对动态运行过程中的电容器投切，对于电压稳定的影响有待动态电压稳定进行深人研究。三、无功补偿无功

9、补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。由于电网中的负荷大部分均为感性负荷，再加上电网中的各级变压器和线路也为感性，因此电网需要的无功功率就要比有功功率大很多，电网中发电机的功率因数一般都大于0.8 ，这样仅靠发电机所发的无功就无法满足电网和电网负荷的总无功需求。同时无功远距离传输，不但要产生无功损耗，而且会带来不必要的有功损耗，造成过大的电压降，由于无功功率在电网中传输会造成电网损耗以及受电端电压下降，因此大量的无功功率在电网中传输必然使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。1、原则电网无功补偿的基本原则是：按电压分层，按电网分区，就

10、地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路。 2、原理电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。接在电力网络中的电容器，在一个周期内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种充电功率叫做容性无功功率。所以无功功率被用于建立磁场和静电场，它存储于电感和电容中，通过电力网往返于电源和电感，电容之间。无功功率在电力网元件中流动，在电力网元件中引起电压损耗和功率损耗，降低电网的电压质量，增加电网的线损率等问题。如果将

11、电容器和电感并联在同一电路中，电感吸收能量时，电容释放能量;而电感放出能量时，电容器吸收能量。能量就只在它们之间交换，即感性负荷所吸收的无功功率，可由电容器所输出的无功功率中得到补偿。因此把由电容组成的装置称为无功补偿装置。3、无功补偿容量的配置方法 无功补偿容量的配置方法以提高功率因数为主要目标，补偿容量配置分三类说明： 1）主网变电站的无功补偿以补偿主变压器无功损耗为主，并适当补偿部分线路的无功损耗，补偿容量按照变压器容量的10%-30%配置,满足变压器最大负荷时,其功率因数不低于0.95。 2）配电网的无功补偿以补偿变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。按照变压器容量的20%-40%

12、进行配置。 3）电力用户应根据负荷特点，进行无功补偿配置，在用户高峰负荷时变压器功率因数不低于0.9配置。四、 实现无功补偿装置1、TSC基本原理TSC的原理结构图如图所示，它由电容器、反并联晶闸管组成，在实际应用中，通常串联一个阻抗值很小的限流电抗器。限流电抗器的主要作用是限制晶闸管由于误操作引起的涌流电流，而这些误操作往往是由于误控制导致电容器在不适当时机投入引起的。同时，限流电抗器与电容器通过参数搭配可以避免与交流系统电抗在某些特定频率上发生谐振。TSC有两个工作状态，即投入状态和断开状态。投入状态下，双向晶闸管导通，TSC发出容性无功;断开状态下，双向晶闸管阻断，TSC支路不起作用，不

13、输出无功功率。2、STATCOM基本原理 STATCOM作为一种新型动态无功补偿装置，是灵活交流输电系统(FACTS）中的一种重要设备，它通过采用由电力电子装置构成的控制器，动态灵活的控制系统的无功能量，从而改善电力系统的可控性并提高其输电能力。STATCOM分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型，结构如图所示。两者的区别是直流侧分别采用的是电容还是电感这两者不同元件储能， 电压型桥式电路 电流型桥式电路对电压型桥式电路，还需要串联上电抗器才能并上电网;对电流型桥式电路，还需要并联上电容器才能并上电网。实际上，由于运行效率的原因，实际应用的STATCOM大多是电压型桥式电路。STATC

14、OM的基本原理就是将主电路通过电抗器并联在电网上，适当地调节主电路交流侧输出电压的相位和幅值，就可以向电网吸收或发出电网所需的无功电流，从而实现动态无功补偿的目的。由于正常工作时就是通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成与电网同频率的输出交流电压，就像一个电压型逆变器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。因此，当仅考虑基波频率时，STATCOM就可以等效的被视为幅值和相位可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。3、 SVC装置 静止型动态无功功率补偿装置，简称静止补偿器(英文缩写为SVC)是一种可以控制的无功功率补偿装置。通常由并联电容器组(或滤波器)和一个可调节电感量的电感元件

15、组成。SVC与一般并联电容器补偿装置的区别是能够跟踪电网或负荷的波动无功，进行随机性适时补偿，从而维持电压稳定。国际大电网会议将SVC分为:机械投切电容器(MSC)型、机械投切电抗器(MSR)型、自饱和电抗器(SR)型、晶闸管控制电抗器(TCR)型、晶闸管投切电容器(TSR)型、晶闸管投切电抗器(TSR)型、自换向或电网换向式转换器 (SCC/LCC)型7种。这7种SVC既可单独使用，也可任意联用，从而实现对波动无功负荷的补偿9。机械投切型SVC，只适用于波动不频繁，变化速率小的无功负荷补偿。由于大容量晶闸管元件的出现，使得用晶闸管控制的高电压、大容量电抗器型SVC得以实现，如图为晶闸管控制电

16、抗器的原理图。其单相基本结构就是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，而三相多采用三角形联结。这样的电路并联到电网上，就相当于电感负载的交流调压电路的结构。SVC的显著特点是能快速，连续地对波动性负荷进行补偿，有效地抑制系统电压波动和闪变，同时滤除系统中的高次谐波，并通过分相调整改善系统的三相平衡度.对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可以实现如下功能11:(1) 对动态无功负荷的功率因数校正；(2) 改善电压调整；(3)提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；(4)降低过电压；(5)减少电压闪烁；(6)阻尼同步振荡；(7)减少电压和电流的不平衡。以上这些功能虽然是相互关联的，但实际

17、的静止无功补偿装置往往只能以其中某一条或几条为直接控制目标，其控制策略也因此不同。但改善电压调整，提高电压和稳定度是共同目标。结束语本文主要介绍了同步电网的无功补偿原理及实现无功补偿的装置。通过以上的说明，我们初步了解了无功补偿装置TSC和STARTCOM的原理及各自的特点，TSC具有结构简单，投资省、运行经济、维护方便、容量可任意选择、实用性强的显著优点，在工业中得到广泛的应用，但是其不能连续的补偿无功功率、只能补偿感性无功的缺点限制了其发展，如能将这两种无功补偿装置的优点相结合，综合使用这两种无功补偿装置就具有非常高的工程价值。也介绍了SVC装置的一些基本知识，增加了对无功补偿装置的了解。

18、参考文献1王仲鸿；同步电网的网架电压、输电、结构组成和电网互联；电力自动化设备；2008，28（8）：119-1202姜齐荣，谢小荣，陈建业；电力系统并联补偿结构、原理、控制与应用；机械工业出版社；20043罗安；电网谐波治理和无功补偿技术及装备；第一版；中国电力出版社；20064王正风，潘本琦，王凤霞;企业无功功率的最佳补偿容量J；电力电容器，2001,(3):19-205徐政;交直流电力系统动态行为分析；机械工业出版社；20056常智华；电压稳定性分析探讨；电气传动自动化，2011，33(4):58-627印永华，郭剑波，赵建军，等；美加“814”大停电事故初步分析以及应吸取的教训J；电网技术，2003，27(10)：8-11 8林伟芳，孙华东，汤涌，等；巴西“1110”大停电事故分析及启示J；电力系统自动化，2010，34(7)：1-5 9杨建宁，张红祥等；天钢集团中板厂SVC动态无功补偿和谐波滤波系统J；北京:冶金自动化，2005(2):53一5610薛梅芳，李雪；静止型动态无功补偿装置在淮钢的应用J；电力需求侧管理，2004,(5):47-6011加拿大电工协会工程与运行分会静止补偿委员会；静止补偿器用于电力系统无功控制M.北京:水利电力出版社，1989