什么是静止无功补偿器？静止无功补偿器原理及作用

静止无功补偿器是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进行），并且响应快速。

静止无功补偿器（SVC）于20世纪70年代兴起，现在已经发展成为很成熟的FACTS装置，其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（电压和无功补偿），在大功率电网中，SVC被用于电压控制或用于获得其它效益，如提高系统的阻尼和稳定性等；这类装置的典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）。

静止同步无功补偿器是目前技术最为先进的无功补偿装置。它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。

 

静止无功补偿器工作原理

 

SVC(Static Var Compensator)：静止无功补偿器。静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿;对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性;但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。

具体分析如下：

　　(1)电容器C是固定值，所以超前的无功功率QC为固定值

　　(2)通过调整可控硅的导通角控制滞后无功功率QL

　　(3)负载滞后且其无功功率QF变化时，通过调节导通角，使SVC总的无功QZ=QC-QL发生变化。

　　(4)当负荷Q增大时，，TCR产生的无功功率Q减小;当负载QF减少时，TCR产生的无功功率QL增加。

　　5)即不管负载的无功功率如何变化，总要使由系统供给的无功功率QS=QF+QL-QC

　　近似等于常数，以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变

　　6)它是将可控的电抗器和电力电容器并联使用。电容器可发出无功功率(容性的)，可控电抗器可吸收无功功率(感性的)，通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率。

　　7)控制多组基于IGBT的H桥逆变器,采用电流滞环控制使变压器二次侧产生削弱基波磁通补偿电流,在变压器一次侧体现出等效电抗的变化,实现电感线性调节。其电抗调节范围为[x0,xm]。其中,x0为变压器漏抗,xm为变压器励磁电抗。

　　8)对于基于磁通补偿的算法的串联应用中(特别是串联有源滤波器的应用),在系统变化较快的动态过程中,基波电流的补偿滞后会造成一定比例的变压器励磁阻抗接入系统,使控制达不到预期效果。

 

　　静止无功补偿器作用

 

　　无功补偿可以收到下列的效益：

　　①减少电力网络的有功损耗;

　　;②提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;

　　③在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性;

　　④合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力;

　　⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

静止无功补偿器分类

按照电抗器的调节方法,静止无功补偿器有以下3种类型。

可控饱和电抗器型

可控饱和电抗器包括两部分绕组，即交流绕组和直流控制绕组。改变直流控制绕组的励磁电流，调节铁心的饱和程度，就可改变交流绕组的电感值。

自饱和电抗器型

自饱和电抗器在某一电压值下，铁心即自行饱和。在未饱和时电抗值大，饱和后电抗值小，随着电抗值的改变所吸收的无功功率也就改变。

相控电抗器型

利用晶闸管开关来控制电抗器的接通时间（通过控制晶闸管的导通角），从而控制电抗器中电流的波形，其基波电流将随导通角而改变其大小，这就相当于改变电抗器的电抗值。

静止无功补偿器在低压供配电系统中广泛应用于电压调整、改善电压水平、减少电压波动、改善功率因数、抑制电压闪变、平衡不对称负荷，静止无功补偿器配套的滤波器能吸收谐波和减小谐波干扰等。在超高压输电系统中，静止无功补偿器的作用是提供无功补偿、调整电压，改善系统电压水平，改善电力系统的动态和暂态稳定性，抑制工频过电压等。

 

与电力电容器相比

静止无功补偿器能双向连续、平滑调节；与同步调相机相比，静止无功补偿器没有旋转部件，所以运行维护简单。同时静止无功补偿器调节速度快，因此具有很大的优越性。它的缺点是本身产生谐波，若不采取措施将污染电力系统，一般有配套的电力滤波器。为了实现双向连续调节，克服并联电容调节效应的弱点，要求增大补偿容量。

 

静止无功补偿器组成

 

　　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补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。

 

 应用领域

（1）电弧炉作为非线性及无规律负荷接入电网，将会对电网产生一系列不良影响，其中主要影响有：导致电网三相严重不平衡，产生负序电流，产生高次谐波，其中普遍存在如2、4偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更为复杂化，存在严重的电压闪变，功率因数低。

 SVC具有快速动态补偿、响应速度快的特点，它可向电弧炉快速提供无功电流并且稳定母线电网电压，最大限度地降低闪变的影响，SVC具有的分相补偿功能可以消除电弧炉造成的三相不平衡，滤波装置可以消除有害的高次谐波并通过向系统提供容性无功来提高功率因数。

（2）轧机及其他大型电机对称负载引起电网电压降及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率，使功率因数降低；负载在传动装置中会产生有害的高次谐波，主要是以5、7、11、13次为代表的奇次谐波及旁频，会使电网电压产生严重畸变。安装SVC系统可解决上述问题，保持母线电压平稳，无谐波干扰，功率因数接近1。

（3）城市二级变电站（66kv/10kv）:在区域电网中，一般采用分级投切电容器组的方式来补偿系统无功，改善功率因数，这种方式只能向系统提供容性无功，并且不能随负载变化而实现快速精确调节，在保证母线功率因数的同时，容易造成向系统倒送无功，抬高母线电压，危害用电设备及系统稳定性等问题。

TCR结合固定电容器组FC或者TCR+TSC可以快速精确的进行容性及感性无功补偿，稳定母线电压、提高功率因数。并且，在改造旧的补偿系统时，在原有的固定电容器组的基础上，只需增加晶闸管相控电抗器（TCR）部分即可，用最少的投资取得最佳的效果，成为改善区域电网供电质量的最有效方法。

（4）电力机车供电:电力机车运输方式在保护环境的同时也对电网造成了严重的“污染”，因电力机车为单相供电，这种单相负荷造成供电网的严重三相不平衡及较低的功率因数，目前世界各国解决这一问题的唯一途径就是在铁路沿线适当位置安装SVC系统，通过SVC的分相快速补偿功能来平衡三相电网，并通过滤波装置来提高功率因数。

（5）矿用提升机：提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成的无功冲击和高次谐波污染等危害不仅危及电网安全，同时也造成提升机过电流、欠电压等紧停故障的发生，影响了矿井生产。因此对提升机供电系统进行无功动态补偿和高次谐波治理，对于提高矿井提升机和电网的安全运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大。

提升机单机装机功率大，在矿井总供电负荷中占的比重较大。伴随煤矿生产规模的扩大、井筒的加深，要求配套的提升机装置容量也越来越大，单机容量已达到2000～3000kW，有的甚至达到5400kW，单斗提升装载量达34t。这么大的负载启动将对电网造成很大的冲击电流，无功电流成分较大，功率因数较低。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性要求更高。

其中大功率提升机主要的问题是：

 引起电网电压降低及电压波动；

 高次谐波，其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化；

 功率因数低；

彻底解决上述问题的方法是用户必须安装具有快速响应速度的动态无功补偿器(SVC)。SVC系统响应时间小于lOms，完全可以满足严格的技术要求。

（6）远距离电力传输：全球电力目前正在趋向于大功率电网，长距离输电，高能量消耗，同时也迫使输配电系统不得不更加有效，SVC可以明显提高电力系统输配电性能，这已在世界范围内得到了广泛的证明，即当在不同的电网条件下，为保持一个平衡的电压时，可在电网的一处或多处适合的位置上安装SVC，以达到如下目的：

 稳定弱系统电压、减少传输损耗

 增加传输动力，使现有电网发挥最大功率

 提高瞬变稳态极限

 增加小干扰下的阻尼

 增强电压控制及稳定性

 缓冲功率振荡

（7）其他通用领域

    油田，水泥化工等领域随着节能改造的有着较多的传动及变频调速等电力电子装置，其产生有害的高次谐波危害其他用电设备，导致用电效率降低，其他用电设备发热寿命降低。

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