动态无功补偿

动态无功补偿的定义

动态无功补偿，其结构为(一个完整的设备由检测单元、主控单元,投切执行单元和电容器组(含电抗器)四大部分构成)由检测单元通过电压、电流传感器实时检测系统电压和电流的瞬时值,并实时计算出电压、电流有效值和系统所需无功功率功率等控制参量。

动态无功补偿装置的工作原理及其在输电网中的应用

SVC的工作原理及在电网中应用

TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图1。它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。

TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。图1中两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行，通过改变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以电压过零点为基准，α在90o～180o之间可部分导通，导通角增大则电流基波分量减小，等价于用增大电抗器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90o～180o之间连续调节时电流也从额定到0连续变化，TCR提供的补偿电流中含有谐波分量。

TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里，晶闸管只是作为投切开关，而不像TCR中的晶闸管起相控作用。在实际系统中，每个电容器组都要串联一个阻尼电抗器，以降低非正常运行状态下产生的对晶闸管的冲击电流值，同时避免与系统产生谐振。用晶闸管投切电容器组时，通常选取系统电压峰值时或者过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的电容器只是在两个极端的电流值之间切换，因此它不会产生谐波，但它对无功功率的补偿是阶跃的。

TCR和TSC组合后的运行原理为：当系统电压低于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组，并略有一点正偏差（过补偿），此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功；当系统电压高于设定电压时，则切除所有电容器组，只留有TCR运行。图2给出了该控制方式下稳定系统电压时采用的控制框图，控制器所需信号为系统线电压和线电流。如果用于补偿系统无功功率或校正系统功率因数，只需将电压设定值改为相应的无功设定值或功率因数设定值即可。控制规律采用可变参数的PI 调节器，其算法简单、可靠，而且易实现 。

SVC应用于电力系统中对系统产生的影响有：① 增强系统的暂态稳定性。SVC安装于中长距离输电线路中点可以改善系统的暂态稳定性，其P—δ特性曲线给故障后电机提供的减速面积和暂态裕量比没有补偿的情况下要大。② 有力的支持系统电压，防止电压崩溃。系统发生故障或者负荷电流（尤其是无功电流）急剧增高的瞬间，SVC能够对系统进行瞬时无功补偿来支撑电压以抑制电压崩溃的趋势。③ 有效的阻尼系统振荡。TCR可以用极高的速度平滑地调节无功和电压，具有调制状态工作的可能。它可以在一个与工频50 Hz不同的频率下作适当浮动，如果浮动与系统摇摆或振荡频率相同而相位相反，就可以增大系统的阻尼而抑制振荡。④ 补偿不平衡负荷。负荷不平衡时，SVC不平衡控制策略可以补偿系统使供电电流变成三相平衡，能够使单相负荷变成三相平衡负荷而没有无功分量。⑤ 抑制负荷侧电压波动和闪变，校正功率因数。 SVC也有其自身的弱点，它是阻抗型补偿，随着电压的降低其无功输出也会与电压成平方关系降低，若采用基于电压源逆变器的STATCOM将会取得更好的效果。

动态无功补偿发生装置
　　
动态无功补偿发生装置，即静止同步补偿器，又名静止无功发生器。由于其开关器件为IGBT，所以其动态补偿效果是早期的同步调相机、电容器和无功补偿装置不能比拟的，无功补偿装置以其较低谐波，较高的效率，较快速的动态响应，成为现代柔性交流输电系统中的重要设备。 该装置主要用来补偿电网中频繁波动的无功功率，抑制电网闪变和谐波，提高电网的功率因数，改善配电网的供电质量和使用效率，进而降低网络损耗，有利于延长输电线路的使用寿命。 　　
 

目前各种无功和谐波补偿的设备中，用于抑制谐波、补偿无功的方法主要有两类：一类是装设谐波无功补偿装置;另一类是对电力电子装置本身进行改造，使其在实现自身功能的同时不产生谐波，也不消耗无功，或者根据需要对其进行功率因数校正。

配电网无功补偿与谐波治理装置研发成功，并投入批量生产，可带来较大的社会效益，目前我国配电网中普遍存在着无功补偿不足、布置不合理的情况，存在着城乡电网与区域电网电容器容量倒置现象。10KV电压等级以上的配电电网用户无功需求量很大，有效合理的使用无功补偿与谐波治理装置，对配电网中的无功和谐波进行补偿，不仅可以达到节能降耗的目的，还可以减少用电装置的损害及由谐波引起的事故。

项目完成后，公司对该产品进行规模化批量生产，为社会节约大量能源，对推动国产设备替代进口设备起到积极的作用，带来巨大的社会效益。 　　

传统的补偿谐波和无功电流的另一种方法是装设无源滤波器，通常由电力电容器、电抗器和电阻器串并联组合而成，该方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率。目前我国常用的无功调节设备仍为机械式并联电抗器、投切电容器，这些静止型调压手段，因调节不连续、响应速度慢，很难满足系统运行方式快速变化时的需求。而另一种调压装置SVC，响应速度很快，但由于呈恒阻抗特性，使得在电压低时，无法提供所需的无功支持，因此应付突发事件的能力较弱，并且为了抑制谐波，必须装设滤波器，占地面积较大，此外，过多的SVC装置容易引发系统振荡。相比之下，新型无功补偿装置STATCOM则是较为有效的调压手段，它的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定，在电压低时仍能提供较强的无功支撑，并且可从感性到容性全范围内连续调节。

动态消谐无功补偿
　　
动态消谐无功补偿器，是采用微处理器控制晶闸管投切调谐电容组的全自动动态消谐无功补偿装置，是无功补偿设备的更新换代产品。此类产品采用微处理器无功功率实时监测晶闸管零过渡过程快速投切，谐波电流抑制等先进技术，适合在各种复杂的工业现场环境中应用，可以准确、快速、无暂态扰动的动态无功补偿，有效提高各种用电设备的功率因数，提高电力设备出力，改善电能质量降低线损，实现节能降耗的目的。目前此类技术的产品性能比较稳定节电效率高在节能降耗中应用比较多。如YTECI等都是采用此类技术。

静态补偿与动态补偿区别
   
动态补偿，是近几年发展起来是一类先进的补偿装置，静态补偿是相对于动态补偿来说的。

以前我们常见的补偿柜或者补偿箱，大多用接触器做电容的开关。因为接触器的反应慢，又要考虑电容器的放电时间，所以这类补偿装置的一个共同特点是投切间隔较长，最快也不过在5秒左右。这样的速度，对于电焊机、行吊、锯木机，等等机器来说，就不能很好的补偿了。
   
为了解决这个问题，就采用了可控硅来做电容开关，可以将反应速度提高到毫秒，也就是可以跟踪负载的变化，级数先进的产品，几乎达到同步补偿的水平。这样的快速补偿装置，我们叫它“动态补偿”。
   
目前，国家对动态补偿的要求还比较低：

国家标准GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》中“6•13”的规定：动态补偿的响应时间不大于1秒。
   
JB/T 10695-2007《低压无功功率动态补偿装置》中“6•12•8”的规定：动态补偿的响应时间不大于2秒。
   
因此，按目前的标准，动态补偿就是：对电网功率因数变化，能在2秒以内反应并投切的补偿装置。
   
早期动态的补偿装置，因工作时没有接触器动作，没有吸合或释放产生的巨大响声，所以又称静止补偿。（注意：静止、静态，是不一样的）
   
那么，响应时间长的传统补偿装置，比如5秒以上的，就是静态补偿了。
   
动态补偿的优点：反应快，补偿效果好，特别适用于负载波动剧烈的场合。动态补偿通常还有分补功能，可以对不平衡的负载做良好的补偿。
   
动态补偿的不足：价格高，可靠性还不够，自身耗能很大。在负载比较稳定的场合没有优势。
   
静态补偿的优点：技术成熟，价格低廉，工作可靠，在一般场合补偿效果良好。所以使用很广泛。
   
静态补偿的不足：反应慢，对于负载波动大的设备无法补偿。静态补偿因成本限制，通常没有分补功能表。
   
特别指出：采用复合开关的补偿柜，不能算动态补偿，只能算静态补偿的改进产品，或者是介于动态补偿与静态补偿之间的改良产品