SVC高压动态无功补偿装置的原理
【精品】浅谈SVC的原理及作用
浅谈SVC的原理及作用超（特）高压运行检修公司自贡中心涂洪骏1．摘要：介绍了静止补偿器(SVC)的工作特性、基本原理、运行方式，重点针对SVC的作用进行了分析。
2．关键词：静止补偿器，静止无功发生器和吸收器，无功补偿，SVC3．引言现代工业系统中，诸如交流电弧炉、电气化铁路、大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷。
这类负荷的特点是有功功率与无功功率随时间作快速变化，由于其非线性和不平衡的用电特性，使供电电网的电压波形发生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，而且向系统注入大量的谐波，对电网的电能质量构成了严重的威胁。
近年发展起来的静止型无功补偿装置(StaticVarCompensation，以下简称SVC)[1]，是一种快速调节无功功率的装置，已成功地应用于冶金、采矿和电气化铁路等冲击性负荷的补偿上。
这种装置在调节快速性、功能多样性、工作可靠性以及投资和运行费用的经济性等方面都比同步调相机有明显的优点，取得了较好的技术经济效益，因而在国内外得到较快的发展与实际应用。
2.静止无功补偿装置(SVC)的分类及原理SVC目前广泛应用于输电系统和负载无功补偿，根据国际大电网会议将SVC分为：1、机械投切电容器（MSC）型；2、机械投切电抗器（MSR）型；3、自饱和电抗器型（SR)型；4、晶闸管投切电容器型（TSC)型；5、晶闸管投切电抗器型（TSR)型；6、自换相型（SCC)型；7、晶闸管控制电抗器型（TCR）型。
其典型代表是晶闸管控制电抗器＋固定电容器（TCR＋FC）、晶闸管投切电容器（TSC）、以及磁控电抗器＋固定电容器（MCR+FC）等。
2.1晶闸管控制电抗器TCR＋FCTCR通过调节晶闸管的触发角α，实现连续调节补偿装置的无功功率。
利用TCR回路吸收的感性无功功率，可以对无功功率进行动态补偿，使得并联滤波器中多余的无功功率得到平衡，确保补偿点的电压接近维持不变。
其基本组成如下图1所示。
TCR型SVC高压静止式动态无功补偿装置
TCR型SVC高压静止式动态无功补偿装置（下称SVC），它较好的解决了冶金设备（电弧炉、轧机）、电气化铁路、大型风力发电设备和大型电力电子装置等设备接入电网所带来的问题，能稳定母线电压，提高功率因素，消除闪变，滤除谐波，平衡三相负载，提高电网输送能力。
SVC高压静止式动态无功补偿装置的详细介绍TCR型SVC高压静止式动态无功补偿装置（下称SVC），它较好的解决了冶金设备（电弧炉、轧机）、电气化铁路、大型风力发电设备和大型电力电子装置等设备接入电网所带来的问题，能稳定母线电压，提高功率因素，消除闪变，滤除谐波，平衡三相负载，提高电网输送能力。
二、产品原理及实物图图1 SVC的原理图图2 SVC实物图通常，一个完整的SVC系统由一个TCR（相控电抗器）和几组L-C型滤波器（FC）组成。
TCR是一个连续可调的感性无功电源，而滤波器在滤除谐波的同时还是一个固定的容性无功电源。
SVC控制系统快速精确的达到下式所表示的效果：，其中等式当中，为负载无功功率，通常为感性的，为TCR感性无功功率，为容性无功功率。
三、产品优势及功能特点3.1 产品技术优势目前应用的动态无功补偿主要有以下几种方式：磁控电抗器MCR型SVC，TCR型SVC、静止式无功发生器SVG。
MCR的调节速度较慢，一般为100～300ms，损耗一般为1.2～2％之间，由于铁芯式饱和电抗器的固有特点，运行过程中噪音很大，振动很厉害。
饱和电抗器属于非线性元件，使得工作绕组的电流不能有效跟随控制绕组电流的变化而变化，为了抑制过补现象，MCR的无功控制范围在0～85%之间，而不是0～100%。
TCR型SVC的响应速度较快，为10mS，TCR型SVC装置直接安装在高压侧，工作电流小而损耗较小，一般为0.3%～0.4%，目前TCR型SVC是应该最多最广泛的动态无功补偿装置。
SVG是目前最为先进的无功补偿技术，但由于目前电力电子技术器件发展水平的限制，SVG技术成熟度较TCR型SVC要低，目前全世界范围内只有数十套的运行业绩，因此SVG全面推广还会有较长过程结合来看，TCR型SVC是目前技术最成熟，适用范围最广的动态无功补偿方式。
500KV紫霞变SVC装置(肖奕讲课版)
500KV 紫霞变SVC 装置的工作原理和操作运行超高压管理局运行分局500kV 集控中心 肖奕 林毅 李浩前言： 500kV 紫霞变的高压静止型动态无功补偿装置（SVC ），是我省目前500kV 变电站中应用的第一套动态无功调节补偿装置，其主要作用是进行无功补偿、滤除高次谐波、改善电压不平衡度并抑止电压闪变。
为了使大家对该装置的工作原理和操作运行特点更加了解，本文特将荣信电子的这套SVC 装置的工作原理、组件构成、运行要求和维护注意事项进行阐述说明。
关键词：SVC TCR FC 晶闸管 1、 名词解释：SVC: 高压静止型动态无功补偿装置TCR:（Thyristor Controlled Reactor ）晶闸管控制电抗器 F C : (Fixed Capacitor ）固定电容器 2、 荣信SVC 的系统组成：500kV 紫霞变的SVC 设备包括一个TCR 支路和三个FC 支路（三次录波FC 、五次滤波FC 和七次滤波FC ）、SVC 控制系统以及纯水封闭冷却系统。
2.1、TCR 支路包括补偿相控电抗器和晶闸管阀组，晶闸管阀组是由阀组框 架、水冷电阻、吸收电容、可控硅串、水冷散热器、TE 板、纯净水管路等组成；2.2、FC 支路则包括滤波电容和串联电抗器组成，一方面提供容性无功，另一方面，消除负荷和TCR 产生的谐波；2.3、纯水封闭冷却系统则时刻给晶闸管阀组进行散热冷却，传热效率高，无污染、无腐蚀、低噪音；2.4、最重要的是SVC 的控制系统，它主要由操作柜、控制柜和脉冲柜组成。
操作柜负责用户的时时监视、SVC+FC 系统、水冷系统的启动和停止、定值参数的整定以及对FC 之路的投切操作；控制柜是整个SVC 控制系统的核心，负责采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，并接受反馈脉冲；脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发，同时监测晶闸管运行状况。
每对晶闸管、BOD 板和击穿检测板等组成功率单元，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下控制晶闸管每周期的通断时间，使电抗器流过预期的补偿电流。
SVC原理及应用介绍
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 理论上TCR触发角的可 控范围是90°-180°， 实际上触发角一般选择 在105°-165°。
• 晶闸管一旦导通，电流 的关断发生在电流自然 过零点时刻。
• TCR电流是断续的，因 此电流中含有谐波，特 征谐波为2K+1次
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• TCR(thyristor controlled reactor)是SVC的最重要组 成部件之一，经常与固 定电容器或晶闸管投切 电容器结合，在选定的 超前-滞后补偿范围内对 无功功率实施快速连续 的控制。
• 单相TCR由反并联的一对 晶闸管与一个线性的空 心电抗器相串联而成。
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SVC的主要构成-阀组冷却水处理系统
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• 阀组冷却水处理系统
水处理系统自带去离子树脂 ，保证送入可控硅阀组的纯 水水质。
水泵采用德国格兰富水泵， 30年免维护。
水处理系统的可以用普通循 环工业水或风冷却装置来做 外冷却。
– TCU采用特殊功能电子电路 ，实现了晶闸管过电压保 护，体积小，定值稳定， 转折电压值偏差小
– 屏蔽盒的尺寸为140毫米长 X 70毫米宽 X 26毫米高
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SVC的主要构成-SVC阀组
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• 晶闸管过电压保护的原理
– TCR运行时，由于晶闸管触发光纤的故障或者TCU光接口器件 的故障，导致晶闸管收不到触发脉冲，而其他晶闸管已经接 到了触发脉冲并正常导通，此时该故障晶闸管的电压迅速升 高。
SVC装置原理和构成
现象：从后台界面看到阀组中相应位置的 晶闸管状态显示为红色，即表示该位置 的晶闸管为故障状态。
判断：用万用表测试该晶闸管级的电阻时
，显示为零或接近为零。拆除该级的两
只晶闸管之间任意一组软连接线，分别
测试两只晶闸管的阳极和阴极之间的电
阻值，最终确定损坏的晶闸管。
晶闸管及更换工具
更换：按照《SVC阀组维护说明书》中相 应的元件更换方法执行。
偿装置”。
负荷无功Qload
追踪 无功功率：
BL 负荷有功Pl
在电能的传递和转换过程中， 用于建立和维持传递通道或转换媒 质所需要的电功率。
公共连接点PCC 供电主变
工作原理—基本概念
无功补偿
负荷需要的无功，通过 专门的装置来提供，不再 由系统或电源输送，该过 程称为无功补偿。
系统提供的无功Qs 系统提供的有功Ps
SVC的控制保 护系统
主要构成—现场配置
SVC系统布置三维侧视图
主要构成—现场配置
SVC系统布置三维俯视图
主要构成—现场照片
SVC装置现场照片—相控电抗器和滤波器
主要构成—现场照片
SVC现场照片--35KV阀组
主要内容之三
常见问题及处理
常见问题及处理
晶闸管阀组问题
1、晶闸管损坏
常见问题及处理
晶闸管阀组问题
2、TCU损坏
现象：无IP信号回报；施加触发 脉冲后，晶闸管并不导通；未出 现过电压时，得到FP信号等。
判断：可能的原因，TCU取能回 路损坏、回报电路异常等。
更换：使用常规工具更换新的 TCU单元。
晶闸管控制单元TCU
常见问题及处理
晶闸管阀组问题 3、阻尼电容损坏
SVC算法及原理
SVC算法及原理2.1 SVC的基本结构和工作原理传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机(Synchronous Condenser -SC)，但因其损耗、噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢，随着电力电子技术的发展已被静止型无功补偿装置(Static Var Compensato-SVC)所取代。
静止无功补偿装置(SVC)这个词通常是专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reacto-TCR )和晶闸管投切电容(ThyristorSwitched Capacitor-TSC)，以及两者的混合装置（TCR+TSC)，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器(Fixed Capacitor一FC)或机械投切电容器混合使用的装置(如TCR+FC, TCR+MSC等)。
2.1.1 TCR型SVC如图2-1所示，TCR的原理结构就是两个反并联晶闸管与一个电抗器相串联，三相通常采用三角形联结。
将其投切于电网，相当于电感负载的交流调压电路结构。
其中电抗器为储能元件，即吸收感性无功。
通过调整触发延迟角改变系统等效电纳，从而调节补偿器的等效电抗，达到调节吸收感性无功的作用。
TCR触发从正波角a的变化范围为90 -180 ，随着a从90 -180 变化，流过电感上的电流Il变为非正弦波，幅值逐渐减小，最后变成零。
增大控制角，其效果是减少了电流中的基波分量，这相当于增大电抗器的感抗，减少其无功功率和电流。
就电流的基波分量而言，可控硅控制电抗器是一个可控电纳，因而可用作静止补偿器。
为导通角，电图2.1 TCR的单相电路结构及伏安特性流的瞬时值由下式决定：()⎪⎩⎪⎨⎧-=0cos cos 2t a X Vi R ω （2.1） 式中U 是电压有效值X l 是电抗器的基频电抗(以Ω计)；a 是触发延迟角(即控制角)，时间原点选定为电压朝正向变化的过零点。
基频分量由傅里叶分析法求出，如下式所示：U X I Ll πδδsi n -=（2.2）I l 为基频电流的有效值，单位为安(A)。
动态无功补偿装置SVC
动态无功补偿装置(SVC)概述：石家庄凯尊电力设备有限公司GRASUN SVC动态无功补偿装置，主电路采用无涌流接触器或晶闸管无触点开关投切调谐电容器组（调谐电抗+电容组），控制部分基于DSP技术，将瞬时无功理论方法与快速傅里叶变换（FFT）相结合，高速分析系统中的电压和电流谐波分量，实现对电网无功功率的实时跟踪和瞬时补偿，调谐电容器组的过零投切控制技术，完全实现单相和三相调谐电容器组的无暂态、高速投切，从而使无功功率得到动态补偿。
过零投切技术不引入暂态和谐波。
具有无合闸涌流冲击，无电弧重燃，无操作过电压，电容器无需放电即可再投，快速跟踪无功变化，频繁投切，动态响应快的特点。
分组多级补偿可一次到位，对不平衡负载可分相补偿。
动态无功补偿装置动态响应时间：小于20ms，功率因数提高到0.92以上。
应用场合动态无功补偿装置适用于企业内部需要补偿无功功率或需要滤除特定低次谐波的场合。
产品特点晶闸管作为无触点开关，1us~3us投切⌝1.零电压差投入和零电流切除技术⌝2.动态无功补偿装置无冲击投、切⌝3.全部实现分相补偿，接近于无级的动态补偿⌝4.谐波抑制或治理功能⌝5.保护完备⌝6.动态无功补偿装置界面友好⌝7.技术参数规格型号90 150 240 500补偿容量（kvar）额定电压AC380V供电电源频率50Hz供电电源相数三相三线或三相四线电流传感器电流互感器谐波抑制次数3～13次谐波抑制动态补偿响应时1us~3us间保护功能过压、欠压、过流冷却方式风冷效率满载＞96%运行环境温度-30～+50摄氏度相对湿度＜90%（25摄氏度）外形尺寸（宽x深600x800x2200 600x800x2200 800x800x2200 1000x1000x2200 x高）石家庄凯尊电力设备有限公司是一家股份制高新技术企业。
主要生产：谐波抑制器，滤波电抗器，滤波成套装置，滤波电容器，无功动补调节器，复合开关，动态补偿成套装置，低压滤波成套装置，谐波治理。
毕业设计SVC无功补偿装置的设计
摘要随着社会的日益发展和科学技术的深度探索,电对人们的生活越发的重要.电压质量对电网稳定及电力设备安全运行,线路损失,用电单耗和人民生活用电都有直接影响.本文主要介绍了无功因数的基本概念及研究意义和无功补偿技术的现状以及治理的原则和目的，同时，也对静止无功功率理论做简要介绍，在本文中也对其中SVC型动态无功功率补偿装置的设计和保护做了一定说明。
我们主要从硬件设计上来更好掌握SVC技术，不管是在控制策略的选择，还是无功补偿容量确定上，都有必要把握这些细节。
在研究低压电网中无功补偿时，也对SVC系统的保护系统做了重点研究，这将是整个系统正常运行的基本前提。
关键词：无功功率；静止无功功率理论；动态补偿；SVC目录绪论 (1)一、无功补偿设计背景 (1)（一）无功功率的基本概念及研究意义 (2)（二）无功补偿技术对电力系统的影响 (2)（三）无功功率补偿方式及特点 (5)二、低压电网中无功功率补偿 (7)（一）动态无功补偿技术 (7)（二）SVC技术 (7)（三）SVC技术未来发展分析 (8)（四）低压电网中动态无功补偿装置的技术特点 (9)三、SVC动态无功补偿控制装置的设计 (11)（一）动态无功补偿器的工作原理 (11)（二）主电路及容量设计 (13)（三）控制电路及控制器选择 (14)（四）动态无功补偿控制装置的设计 (17)四、系统的保护配备 (23)（一）电网系统保护 (23)（二）电容器组保护 (23)（三）晶闸管阀保护 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)绪论由于现代电力电子产品的广泛应用，以及负荷的快速变化引起电压波动和闪变，使无功补偿问题变得更复杂。
电力系统中非线性负荷的与日俱增，导致大量谐波电流流入电网，造成系统电压波形严重畸变。
影响到系统用电设备的正常运行，严重时引起系统谐振，烧毁电气设备，引发电气事故，造成巨大的经济损失。
因此，对于电能质量改善装置提出了迫切的要求。
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当前位置:SVC高压动态无功补偿装置的原理
SVC工作原理
TCR+FC型SVC全称如下：
SVC的调节器自动跟踪负荷（具有严重冲击无功功率）的工作状态，发出与冲击负荷相关的TCR晶闸阀的触发脉冲。
通过光电转换及高压光缆的传递，使触发脉冲触发各晶闸管。
不同的触发角，改变了TCR主抗器的电流量，从而改变了TCR回路的感性无功率量。
通过TCR回路的感性无功功率的跟随作用，使用户流入电网的无功功率趋于零（或一定值）见图1、2、3。
由于晶闸管阀及电子设备的动态响应很快，即实现了动态补偿的功能。
依靠FC回路的作用，滤除谐波电流，见图4。
通过调节器的检测，运算和调节作用使SVC平衡负荷的不对称有功负荷，抑制电网的负序分量。
图1：TCR+FC型SVC主回路接线图
图2：TCR电流及触发角关系图 a.TCR等效回路 b.TCR电流及触发器
图3：动态无功补偿原理
图4：FC兼滤波器与电网等效筒图及工作原理
图5：无功补偿和有功平衡原理
A-a 1.2相有功过多引起的电压三角形变动（虚线三角形）
B-b 1.2相有功过多引起的电压三角形变动（虚线三角形）
TCR+FC总框图
调节器原理图。