靜止無功補償器（SVC，static var compensator）是并聯(lián)靜止元件發(fā)生或吸收無功功率，其輸出被控制變化以維持或控制電力系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)。靜止無功補" />
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靜止無功補償器在電力系統(tǒng)中的作用

發(fā)布時間：2017-08-16

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發(fā)布者：未知

    襄陽源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們：靜止無功補償器（SVC，static var compensator）是并聯(lián)靜止元件發(fā)生或吸收無功功率，其輸出被控制變化以維持或控制電力系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)。靜止無功補償器包括功發(fā)生器和吸收器，以及相應(yīng)的控制器，可以提供給電力系統(tǒng)容性或感性電流，如圖1所示。靜止無功系統(tǒng)（SVS，static var system）是包含靜態(tài)和機械投切，且相互配合的無功補償器的聯(lián)合體。無功補償系統(tǒng)（VCS，var compensator system）是指相互配合的靜態(tài)無功補償器和旋轉(zhuǎn)無功補償器的聯(lián)合體。
 
    SVC典型的電壓電流特性如圖2所示，在它的容量范圍內(nèi)SVC吸收或產(chǎn)生無功以維持電壓的恒定，這個特性相當于理想電壓源Uref與系統(tǒng)電壓U在連結(jié)點處同相位，或一個由電壓控制的電納在同一連結(jié)點上，如圖2的（b）和（c）。這樣靜止無功補償器的作用就像一臺同步調(diào)相機，但它沒有慣性，并且它的響應(yīng)速度要比調(diào)相機快的多。
 
    2〓靜止無功補償器在電力系統(tǒng)的作用
 
    2.1〓電壓控制
 
    如果電力系統(tǒng)的短路容量水平低或線路較長，電壓將嚴重地受到負荷變化的影響。在重載下，電壓將大幅度下降甚至系統(tǒng)垮臺。電壓下降如引起低電壓保護動作，就會導(dǎo)致許多負荷停電。然而在輕載時，系統(tǒng)電容過補償，同步發(fā)電機短時間過激，引起變壓器飽和，它將產(chǎn)生過多的諧波，如有可能會與電容器組、輸電線路等發(fā)生鐵磁諧振，這可能使避雷器動作和損壞、電容器和電動機因諧波而過熱、用戶設(shè)備損壞。如果在系統(tǒng)上安裝靜止無功補償器，在它的額定容量范圍內(nèi)，將維持負荷電壓在設(shè)計的限度內(nèi)，若SVC的容量無限大，則在任何負荷下維持母線電壓為恒壓，如圖3所示。
 
    ■
 
    2.2〓負載平衡
 
    不對稱或單相負荷將使電壓不對稱，引起系統(tǒng)設(shè)備過載，旋轉(zhuǎn)機產(chǎn)生附加損耗，加上合適的靜止無功補償器可以達到以下目的：
 
    （1）負載及電壓平衡；
 
    （2）較正功率因數(shù)。
 
    對于不斷變化的負荷例如電弧爐、電氣化鐵路等，采取各相獨立調(diào)整的SVC可以解決不對稱負載平衡化的問題。假定在某一時刻，負載的導(dǎo)納（Gab+jBab）、（Gbc+jBbc）、（Gca+jBca），按復(fù)功率關(guān)系p-jQ=U2（G+jB），于是，為了平衡，各相所需無功并聯(lián)導(dǎo)納由下式確定：
 
    B■■=-B■+（G■-G■）/■（1）
 
    B■■=-B■+（G■-G■）/■（2）
 
    B■■=B■+（G■-G■）/■（3）
 
    其中：-B■■、-B■■、-B■■項提供負荷的無功補償，而（G■-G■）/■、（G■-G■）/■、（G■-G■）/■項則提供相—相間有功負荷的平衡，最后計算得相—相間負荷等于：
 
    G=（G■+G■+G■）/■（4）
 
    舉例說明：如在a、b相之間有一單相有功負荷，即Gab≠0，Gbc=Gca=0，Bab=Bbc=Bca=0，根據(jù)式（1）、式（2）、式（3）可得：
 
    B■■=0
 
    B■■=-B■■=G■■/■
 
    這就是說，要將單相負荷平衡到三相，需要在b、c相間加電容器，a、c相間加電抗器。
 
    2.3〓增加系統(tǒng)阻尼
 
    在電力系統(tǒng)中由于系統(tǒng)故障、負荷突降等所引起的大擾動相對較少，而正常負荷變化和運行操作所引起的小擾動則要頻繁得多。此類擾動引電機機械振蕩，它們通常由發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼電路和與發(fā)電機勵磁系統(tǒng)在一起的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器所阻尼。此種振蕩的阻尼依賴于輸電系統(tǒng)設(shè)計、發(fā)電機勵磁控制、發(fā)電機設(shè)計和系統(tǒng)負荷特性，但是阻尼如太小就會導(dǎo)致持續(xù)電壓和功率搖擺，甚至發(fā)電機之間失去同步。如果在系統(tǒng)中安裝可以連續(xù)控制的快速反應(yīng)靜止無功補償器SVC，以引入SVC中合適的電氣參數(shù)，可以改變阻尼特性，增加系統(tǒng)阻尼，維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
 
    2.4〓增加功率傳輸能力
 
    電力系統(tǒng)傳輸功率容量一般受到運行電壓和系統(tǒng)間轉(zhuǎn)移電抗的限制，對單機無窮大系統(tǒng)模型，功率表示為：
 
    ■=sinδ（5）
 
    Pm=■（6）
 
    式中  P——傳輸?shù)?a href="/tag/yougonggonglu.html" target="_blank">有功功率；
 
    Pm——傳輸?shù)淖畲笥泄β剩?/div>
 
    δ——首端與尾端電機內(nèi)部電壓之間的角度；
 
    E——首端電壓和尾端電壓的幅值；
 
    X——等值互聯(lián)電抗，其中包括發(fā)電機和變壓器漏抗、輸電線的電抗。
 
    當δ=90°時，最大有功功率Pm值達到最大，即Pm=P。
 
    如在輸電線路上安裝SVC，由于SVC在連結(jié)點支撐電壓的能力而使輸電容量增加，當一定容量的SVC應(yīng)用到互連電抗的中點時，則傳輸容量為：
 
    ■=2sin■（7）
 
    這就是說理論上穩(wěn)態(tài)極限現(xiàn)在達到180°，即最大傳輸功率增加一倍。
 
    3〓工程應(yīng)用
 
    2004年11月，由中國電力科學(xué)研究院開發(fā)制造的靜止無功補償器在鞍山紅一變投入運行。此項工程是國家“十五”重大技術(shù)裝備研制項目，是我國自主研發(fā)的SVC第一次在電網(wǎng)上應(yīng)用。
 
    鞍山紅一變?yōu)闁|北電網(wǎng)樞紐變電站，原有一臺額定容量為60Mvar的調(diào)相機，由于設(shè)備陳舊，僅能發(fā)出20Mvar無功功率，動態(tài)無功支撐能力低，系統(tǒng)電壓水平低，網(wǎng)損大；紅一變二次66kV系統(tǒng)帶鞍負和鞍山的主要負荷為沖擊性負荷，對系統(tǒng)電壓造成影響，使變電站主變過載。該工程以具有快速調(diào)節(jié)能力的靜止無功補償器SVC替代原有調(diào)相機，實現(xiàn)了對電網(wǎng)的動態(tài)無功調(diào)節(jié)，穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓，并抑制沖擊負荷和諧波對電網(wǎng)的影響。整套SVC裝置和各濾波支路全部直接掛接在33kV母線，其中SVC額客容量80MVA，濾波器總安徽容量12Mvar；濾波器共設(shè)置6個支路，包括兩個3次、兩個5次、兩個7次單調(diào)諧濾波器。該工程投運后，每年降低網(wǎng)損18000MW，計節(jié)約人民幣720萬元，同時節(jié)省了100萬元設(shè)備維護費用。表1是在66kV母線上分別對SVC投入前后的相關(guān)電氣參數(shù)進行的測量結(jié)果對比。
 
    表1  SVC投入前后的結(jié)果對比
 
    ■
 
    從表1可明顯看出，投入SVC后，系統(tǒng)母線電壓得到有力提升，三相電壓更加穩(wěn)定，功率因素也有了一定的提高。
 
    4  結(jié)論
 
    靜止無功補償器接入電網(wǎng)可完成不同的功能，利用它提供的經(jīng)濟、快速和連續(xù)的無功控制，比傳統(tǒng)的系統(tǒng)方法更為有效，可以維持系統(tǒng)電壓、平衡三相負荷、增加已有輸電系統(tǒng)的輸電容量、系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限。此外，SVC在阻尼次同步諧振、降低暫態(tài)過電壓方面也有一定的作用。
 
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