二、静止型动态无功补偿装置SVC
1,当前电网存在的问题
随着现代电力电子设备和非线性负荷的大量应用,使电网供电质量受到严重影响,尤其是各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,对电网的稳定造成一系列不良影响:
⑴ 功率因数低,增加电网损耗,降低效率,降低输电系统的稳定性;
⑵ 产生的无功冲击引起电网电压降低,电压波动及闪变,甚至电压崩溃。严重时导致传动
装置及保护装置无法正常工作甚至停产;
⑶ 导致电网三相不平衡,产生负序电流使电机转子发生振动;
⑷ 电容器组谐振及谐波电流放大,使电容过负荷或过电压,甚至烧毁;
⑸ 增加变压器损耗,引起变压器发热;
⑹ 导致电力设备发热,电机力矩不稳甚至损坏;
⑺ 加速电力设备绝缘老化,易击穿;
2,静止型动态无功补偿装置SVC结构与功能
针对上述问题,世界各国目前普遍采用TCR型静止型动态无功补偿装置SVC,用以消除无功冲击,滤除高次谐波,平衡三相电网。
SVC(Static Var Compensator)由晶闸管控制电抗器(TCR)和无源滤波器(FC)构成,是一种并联连接于电网当中,根据负荷的工作状态快速、自动调节系统无功功率的补偿装置。主要功能是提高输电线路供电稳定性,抑制电压波动、闪变,滤除高次谐波,改善功率因数、改善三相不平衡。
如图1所示,无源滤波器FC装置和TCR装置并联接入电力系统中。FC滤波器组主要由电力电容器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、刀闸、电流互感器、断路器等主要一次元件组成。根据不同的负载情况设计成若干条LC滤波器。其中串联电抗器与电容器串联谐振于特定谐波频率,对特定谐波呈现低阻,实现谐波滤除功能。同时,对50Hz工频呈现容性,在SVC系统中提供容性无功。TCR支路主要由相控电抗器、穿墙套管、避雷器、晶闸管阀组、刀闸、断路器、线电流互感器、相电流互感器等主要一次元件组成。TCR采用三角形接线,其中每相电抗器分裂成两个,分别位于阀组两侧,可减小相控电抗器短路时的短路电流。晶闸管阀组可受控改变流过相控电抗器的电流,实现调节TCR电流的作用。晶闸管阀组作为TCR的核心部件,其快速开断能力是实现快速动态调节无功的基础。在所有一次设备中,其结构也最为复杂,是TCR核心技术之一。晶闸管阀组由晶闸管元件、晶闸管电子板等组成。晶闸管电子板也被称为TE板,实现电光电触发方式。SVC控制系统与阀组的联结采用光纤方式,可有效隔离高低电位,减少阀组对控制系统产生的传导性干扰。
TCR装置跟随负载的变化快速调整与相控电抗器连接的晶闸管导通角,通过改变晶闸管导通角的大小使相控电抗器输出大小可调的感性无功功率,来维持或控制功率因数为1或其它设定值。
控制原理公式表述如下:
负载所需的无功功率+TCR提供的无功功率—FC提供的无功功率=0(设定常数)。