矿用隔爆型动态无功补偿装置(SVG、TSC)的原理介绍及优缺点比较-1
svg动态无功补偿装置工作原理
svg动态无功补偿装置工作原理SVG（Static Var Generator）动态无功补偿装置是一种能够实现电网无功补偿的设备，通过控制电压和电流的相位差来补偿电网中的无功功率。
它通过逆变器将直流电源转换成可调节的交流电流，根据电网的需求进行无功功率的补偿。
SVG的主要工作原理是通过控制逆变器的开关器件，通过对逆变器的输入电流进行控制，来改变逆变器输出的电流和电压的相位差，从而实现无功功率的补偿。
SVG的工作流程如下：1.电网监测：通过电压和电流传感器对电网进行监测，获取电网功率因数和无功功率的信息。
2.信号处理：将电网监测得到的信号进行滤波、去噪和放大等处理，得到稳定可靠的测量信号。
3.控制策略：根据电网的需求，通过控制器设计相应的控制策略。
控制策略可以基于电网的功率因数进行控制，也可以基于电网无功功率进行控制。
4.逆变器控制：根据控制策略生成逆变器的控制信号，通过控制开关器件的导通和断开，使逆变器输出的电流和电压的相位差发生变化。
5.逆变器输出：经过控制后的逆变器输出的交流电流，通过滤波电路进行滤波，得到准直流电流。
6.电网注入：通过串联电抗器将逆变器输出的准直流电流注入电网，实现无功功率的补偿。
由于串联电抗器的存在，可以调节逆变器输出的电压和电流的相位差，使得逆变器可以通过补偿电网的无功功率。
7.反馈控制：将电网注入的无功功率进行监测，根据监测结果反馈给控制器，进一步调整控制策略和逆变器的控制信号，使无功功率达到设定值。
8.系统保护：同时，SVG还需要具备过流、过温、过压等保护功能，保障设备的运行安全。
总之，SVG通过逆变器将直流电源转换成可调节的交流电流，通过控制器控制逆变器的开关器件，实现对无功功率的补偿，从而提高电网的功率因数和稳定性。
这种动态无功补偿装置在电力系统中具有重要的应用价值，能够有效解决电网的无功功率问题，提高电网的运行效率。
无功补偿几种补偿方式的优缺点
无功补偿几种补偿方式的优缺点无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。
反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
今天就带大家了解13种无功补偿方式，各自有什么优点和缺点。
（1）同步调相机基本原理：同步电动机无负荷运行，在过励时发出感性无功；在欠励时吸收感性无功；主要优点：既能发出感性无功，又能吸收感性无功；主要缺点：损耗大，噪音大响应速度慢，结构维护复杂；适用场合：在发电厂尚有少量应用。
（3）就地补偿基本原理：一般将电容器直接与电动机变压器并联，二者共用1台开关柜；主要优点：末端补偿，能最大限度的降低线损；主要缺点：台数较多，投资量大；适用场合：水厂、水泥厂应用较多；（3）集中补偿基本原理：集中装设在系统母线上，一般设置单独的开关柜；主要优点：可对整个变电所进行补偿，投资相对较小；主要缺点：一般为固定补偿，在负载低时可能出现过补偿；适用场合：适用于负载波动小的系统（4）自动补偿（机械开关投切电容器）基本原理：采用机械开关（接触器、断路器）等根据功率因数控制器的指令投切电容器；主要优点：能自动调节无功出力，使系统无功保持平衡，技术成熟，占地小、造价低；主要缺点：响应时间较慢，受电容器放电时间限制；适用场合：目前主流补偿方式，满足大多数行业用户需求；（5）晶闸管投切电容器基本原理：采用晶闸管阀组根据功率因数控制器的指令过零投切电容器；主要优点：响应速度快，无涌流，无冲击；主要缺点：占地面积大，造价高；适用场合：多用于港口等负荷变化快速的场合；（6）晶闸管控制电抗器基本原理：一般由固定并联电容器和晶闸管控制的并联电抗器并联组成，通过改变晶闸管导通角改变电感电流，从而控制整套装置的无功输出；主要优点：响应速度快，无级调节，既能补偿容性无功，又能补偿感性无功；主要缺点：占地面积大，造价高，同时对大多企业用户而言，不需要感性无功；适用场合：多用于钢铁、电气化铁路和输变电系统；（7）磁控电抗器基本原理：通过可控硅控制励磁电流的大小和铁芯饱和度改变电感电流，从而控制整套装置的无功输出；主要优点：动态响应，无级调节，双向补偿，晶闸管耐压低，无须多级串联，产生谐波小；主要缺点：响应时间较TCR稍慢，噪声大；适用场合：在高压系统中占有优势；（8）串联补偿基本原理：串联电容器组用来补偿输电线路的电感，以提高线路的输电能力和稳定性。
SVG的特点和优势.
SVG的原理、特点及优势1、静止无功补偿技术介绍静止无功补偿技术经历了3代：第1代为机械式投切的无源补偿装置，属于慢速无功补偿装置，在电力系统中应用较早，目前仍在应用；第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器（SVC），属无源、快速动态无功补偿装置，出现于20世纪70年代，国外应用普遍，我国目前有一定应用，主要用于配电系统中，输电网中应用很少；第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM），亦称SVG，属快速的动态无功补偿装置，国外从20世纪80年代开始研究，90年代末得到较广泛的应用。
早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器。
这些补偿措施改变了网络参数，特别是改变了波阻抗、电气距离和系统母线上的输入阻抗。
无源装置使用机械开关，它不具备快速性、反复性、连续性的特点，因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。
20世纪70年代以来，以晶闸管控制的电抗器（TCR）、晶闸管投切的电容器（TSC）以及二者的混合装置（TCR+TSC）等主要形式组成的静止无功补偿器（SVC）得到快速发展。
SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件，它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。
SVC 作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换，同时还具有较快的响应速度，它能够维持端电压恒定。
SVC虽然能对系统无功进行有效的补偿，但是由于换流元件关断不可控，因而容易产生较大的谐波电流，而且其对电网电压波动的调节能力不够理想。
随着大功率全控型电力电子器件GTO、IGBT及IGCT的出现，特别是相控技术、脉宽调制技术（PWM）、四象限变流技术的提出使得电力电子逆变技术得到快速发展，以此为基础的无功补偿技术也得以迅速发展。
静止同步补偿器，作为FACTS家族最重要的成员，在美国、德国、日本、中国相继得到成功应用。
电压型的STATCOM（SVG）直流侧采用直流电容为储能元件，通过逆变器中电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压。
浅谈SVG原理及其产品优势
浅谈SVG原理及其产品优势随着当代电力电子设备技术的飞速发展，越来越多的冲击型负荷注入到电网中，由此带来的谐波污染和无功功率的增加已经成为影响电能质量的罪魁祸首。
尤其是在矿山矿井领域，电石炉等冶炼设备，绞车等带有变频驱动的运输设备，更是给供电网络带来巨大的无功冲击和谐波污染，严重影响了供电质量。
下面举一个采集矿井的例子，通过测试6kV母线上的各种电气数据，发现在提升机起动和运行过程中给变电所6kV母线造成一下影响：(1)主井启动最大有功达8.4MW；匀速运行为6MW；启动时无功冲击达12Mvar；匀速运行时4.9 Mvar,制动时7.2 Mvar。
并且一个周期内变化巨大，电网功率因素过低，在0.3~0.89范围内波动，平均在0.56，电压波动12%左右。
(2)11、13、23、25次特征谐波电流较大，其含量远远超过国际规定值，其中11次谐波电流高达97.4A，由谐波产生的电气设备噪声及振动较大。
(3)由于整流装置触发角的误差而产生的2、4、6等偶次谐波电流也超过规定值，6kV母线电压的总谐波畸变率最大THDu=16.34%,远远大于国标4%。
无功冲击和谐波污染带来的直接后果就是严重降低了输变电设备的供电能力，降低用电设备效率，加速电力电缆绝缘老化，使机电设备产生振动噪声，降低其寿命，干扰继保通信等弱电回路。
因此，无功冲击补偿和谐波滤除已经成为矿山矿井工程顺利实施的要点，也是难点。
SVG（新一代静止无功发生器,Static Var Generator）,因其性能上的优势，已经逐渐成为矿山矿井领域无功补偿和谐波治理的首要选择。
SVG通过不同的控制策略分别实现无功补偿和谐波治理。
一．SVG基本原理1）动态无功补偿原理SVG动态无功补偿装置以三相大功率电压逆变器为核心，其输出电压与系统侧电压保持同频、同相，通过调节其输出电压幅值（和相位）与系统电压幅值（和相位）的关系来确定输出无功功率的性质与容量，当其幅值（和相位）大于系统侧电压幅值（和相位）时输出容性无功，小于时输出感性无功。
svg无功补偿器工作原理
SVG（Static Var Generator，静止无功发生器）是一种用于电力系统中动态补偿无功功率的装置。
其工作原理基于先进的电力电子技术，主要通过自换相桥式电路实现。
1. 基本结构：
SVG的核心部件是采用可关断电力电子器件（如IGBT，绝缘栅双极型晶体管）组成的电压源逆变器（VSI）。
该逆变器经过适当的控制后并联接入电网。
2. 实时监测与控制：
- SVG首先通过外部电流互感器（CT）或其他传感器检测系统的电流、电压等参数。
- 控制系统根据这些信息计算出当前所需的无功功率和相位，并实时调整逆变器输出的交流侧电压幅值和相位。
3. 无功补偿过程：
- 通过快速调节逆变器输出的交流电流，SVG能够在需要时产生或吸收无功功率，精确匹配负载变化，从而改善电网的功率因数，减少线损，稳定电压，提高电能质量。
- 当系统需要无功功率时，SVG会向电网注入滞后90度相位的电流；当系统有过多无功功率需要消耗时，SVG则从电网吸收相同相位的电流。
4. 动态响应能力：
- SVG具有非常快的动态响应速度，可以在毫秒级的时间内完成对无功需求的跟踪和补偿，尤其适用于负荷变化频繁、冲击性大或者谐波含量高的场合。
5. 谐波抑制：
- 高性能的SVG不仅可以补偿基波无功，还可以通过特定算法对谐波进行抵消，有助于改善整个电力系统的电能质量。
总之，SVG通过高级的电力电子技术和数字信号处理技术，实现了对电网无功功率的精准控制和高效补偿，是现代电力系统中不可或缺的重要组成部分之一。
SVG无功补偿装置讲解说明
一、 SVG无功补偿装置的应用场合凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置(这是国家电力部门的规定)，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。
大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。
居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。
农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。
二、 SVG无功补偿装置与目前国内其他产品相比的优势1、补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.8-0.9左右。
SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.98以上，这是目前国际上最先进的电力技术。
2、补偿时间：国内的无功补偿装置完成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在5-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。
无功补偿需要在瞬时完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候反而来了的不良状况;3、有级无极：国内的无功补偿装置基本上采用的是3—10级的有级补偿，每增减一级就是几十千法，不能实现精确的补偿。
SVG可以从0.1千法开始进行无极补偿，完全实现了精确补偿;4、谐波滤除：国内的无功补偿装置因为采用的是电容式，电容本身会放大谐波，所以根本不能滤除谐波，SVG不产生谐波更不会放大谐波，并且可以滤除50%以上的谐波;5、使用寿命：国内的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。
SVG使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上不要维护。
三、为什么要使用无功补偿装置无功补偿技术是一种很传统的电力技术，它代表了一个国家电力水平的高低，无功补偿通俗的讲就是将低压变压器传输过来的无用功转变为有用功。
svg无功补偿装置原理
svg无功补偿装置原理SVG（Static Var Generator）无功补偿装置是一种采用先进的功率电子技术实现电压和无功补偿的装置。
它广泛应用于电力系统中，以提高电力质量、增加电网稳定性和降低能耗。
本文将详细介绍SVG无功补偿装置的原理。
一、引言SVG无功补偿装置是一种通过控制电流流向来调节无功功率的设备，它能够在电网中快速、准确地调整无功功率，以实现电力系统的稳定运行。
在传统的电力系统中，无功功率的调节大多通过电抗器和电容器来实现，但这种方式需要手动调节，且响应速度较慢。
而SVG无功补偿装置则能够自动调节无功功率，具有更高的控制精度和快速响应能力。
二、SVG无功补偿装置原理SVG无功补偿装置主要由功率电子器件、控制系统和滤波器组成。
其工作原理如下：1. 功率电子器件SVG无功补偿装置通过功率电子器件来实现对电流的控制。
其中，采用较多的功率电子器件是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），它具有开关速度快、损耗小等优点。
通过对IGBT的开关控制，SVG无功补偿装置能够准确地改变电流的大小和相位，以实现对无功功率的调节。
2. 控制系统SVG无功补偿装置的控制系统负责监测电网的电压和电流，并根据设定的控制策略计算所需的补偿电流。
控制系统通常由微处理器或数字信号处理器组成，具有较强的算力和灵活性。
它能够根据电网需求实时调整补偿电流的大小和相位，以保持电网的电压稳定和功率因数接近1。
3. 滤波器SVG无功补偿装置中的滤波器用于抑制谐波和其他电磁干扰。
在电力系统中，谐波会对变压器和电机等设备造成损坏，而电磁干扰会干扰其他电子设备的正常工作。
通过在SVG无功补偿装置中引入滤波器，可以有效地抑制这些干扰，保护电力设备和其他电子设备的安全运行。
三、SVG无功补偿装置的优势SVG无功补偿装置相比传统的无功补偿方式具有以下优势：1. 快速响应能力：SVG无功补偿装置能够在毫秒级的时间内响应电网的无功功率需求，提供快速、准确的补偿。
SVG动态无功补偿装置原理1
SVG动态无功补偿装置原理1SVG动态无功补偿装置原理1SVG（Static Var Generator）动态无功补偿装置是一种用于电力系统的无功补偿装置，其工作原理主要包括控制系统、功率电子元件和滤波电路三部分。
控制系统是SVG装置的核心部分，通过对电网电压、电流和功率因数等参数进行监测和分析，实时计算出电网的无功功率需求，并根据计算结果控制功率电子元件的工作状态，以实现无功补偿。
功率电子元件是SVG装置的关键组成部分，主要包括IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等变流器元件。
根据控制系统的信号，控制IGBT元件的开关状态，将电网中的电能转换成SVG装置所需要的无功电能或使SVG装置所产生的无功电能返回给电网。
通过控制IGBT的开关状态，SVG装置可以实现对电网的无功功率进行调节。
滤波电路是为了减小SVG装置对电网的谐波干扰而设置的。
因为功率电子元件的开关操作会引入一定的谐波电流，这些谐波电流会对电网和相关设备产生不良影响。
滤波电路通过合适的阻抗特性和参数设计，将功率电子元件引入的谐波电流进行滤除，使得输出到电网的电流波形更加接近正弦波。
SVG装置工作时，根据电网的无功功率需求，调节其输出的无功功率。
当电网的功率因数偏低时（过低或过高），SVG装置吸收或注入适量的无功电能，以调整电网的功率因数至合适范围。
此外，SVG装置还可以通过控制输出电压的幅值和相位角，实现电网的电压调节功能。
总体来说，SVG动态无功补偿装置的工作原理是通过控制系统对电网参数进行实时监测和分析，控制功率电子元件的开关状态，将所需的无功功率引入或返回给电网。
同时借助滤波电路减小对电网的谐波干扰，达到对电网无功功率进行调节和补偿的目的。
这种装置可以有效提高电网的功率因数，减小电网的无功功率损耗，提高电网的稳定性和可靠性。
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矿用隔爆型动态无功补偿装置（SVG、TSC）
原理介绍及优缺点比较
一、原理简介
1、静止无功发生器SVG（Static Var Generator）
SVG的基本原理是，将电压源型逆变器，经过电抗器并联在电网上。
电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分，其中逆变桥由全控型可关断的半导体器件IGBT组成。
BJS-500/1140型SVG原理简图
工作中，通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。
通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时高功率因数运行。
上图为SVG原理图，将系统看作一个电压源，SVG可以看作一个可控电压源，连接电抗器或者可以等效成一个线形阻抗元件。
表1给出了SVG三种运行模式的原理说明。
表1 SVG的三种运行模式
运行模
式
波形和相量图说明
空载运
行模式
UI = Us，IL = 0，SVG不吸发无功。
容性运行模式UI > Us，IL为超前的电流，其幅值可以通过调节UI来连续控制，从而连续调节SVG发出的无功。
感性运行模式UI < Us，IL为滞后的电流。
此时SVG吸收的无功可以连续控制。
SVG在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到越来越广泛的应用，其具有以下重要功用：
● SVG可以补偿基波无功电流，补偿后功率因数可达到0.95以上，使被补偿网络的线电流下降30%以上，大大减小线路损耗，提升移动变压器带载能力，节能效果明显。
● SVG通过补偿基波无功电流，有效降低被补偿网络的无功突变，减小网络电压波动，抑制闪变，使供电电压更加平稳。
● SVG同时也具有有源滤波功能（APF），可对谐波电流进行补偿，能有效抑制被补偿网络中的5、7、11次谐波。
2、晶闸管投切电容器TSC（Thyristor Switched Capacitor）
TSC的基本原理是按照一定的寻优模式，设计多组某次或某几次滤波器，基波下各支路呈容性，分级改变补偿装置的无功出力；滤波器某次谐波下调谐，滤该次谐波。
设备主要由隔离开关，投切装置，电力电容，串联电抗器组成，其中投切装置由开关型半导体器件晶闸管（晶体闸流管的简称，俗称可控硅）组成。
某些老式设备采用接触器投切电容器（MSC），目前已逐步淘汰。
按1248组合投切的TSC原理简图
目前井下隔爆型TSC多按照1248组合投切，电抗率6%设计为5次支路，谐振点在204Hz左右，因偏离谐振点太多，仅起到并联电容补偿作用，主要提供容性无功进行无功补偿，滤波能力较差。
TSC分组可调补偿是根据负荷实际运行无功量，按照一定的投切策略跟踪负荷变化进行投切动作。
该型设备由若干组并联的晶闸管阀组控制，以实现快速无触点的投切。
这种型式的补偿装置只能实现容性无功功率的阶跃调节，其调节的精度取决于电容器的组容量及分组数。
为使有限组数的电容器得到尽可能多的容量组合，一般各组容量并不取为全部相等。
因电容充放电在电容上的电荷积累提升了晶闸管两端的电压降，晶闸管将承受高于系统的电压。
工程中如考虑不充分，易损坏。
为了提高运行的可靠性，防止电容器和晶闸管损伤，TSC采取过零投切操作。
二、两种类型补偿装置的优缺点比较
1、响应时间
SVG采用新型电力电子器件IGBT，打开和关闭可控，其开断时间小于10us；而TSC采用晶闸管打开可控，关闭依靠电压反向时自行关闭，因此其开断时间
10ms，相差1000倍，从器件角度SVG已具有本质性优势。
此外，电容器投入时必须考虑其放电情况，以避免因电荷累积使电容电压提升，造成电容器组的损坏，需以牺牲跟踪精度来保护设备安全。
这样由于受电容器的放电时间的限制，在工程应用中实际的响应时间为秒级。
而SVG 响应时间小于5ms。
因此，在响应时间上SVG设备具有无可比拟的优势，而该指标对抑制电压波动具有决定性的意义。
在电压波动频繁时，TSC会因其响应时间滞后，无法及时投切而存在恶化电网电能质量的可能。
2、调节方式
SVG的调节方式为无级调节，其最小补偿量可精确到0.1kvar，确保无功补偿平滑，无波动。
TSC的调节方式为有级调节（一般分4级，按1248比例组合），其补偿容量呈阶跃式增加，设备投切时，其最小补偿变化量为30kvar，此补偿方式会造成对电网的冲击，是以瞬间恶化电能质量为代价换取长时间单位内的平均提升。
而无功变化量ΔQ的大小与电网电压的波动成正比，即单位时间内无功变化量越小，对网压的波动影响越小。
3、补偿容量
SVG具有自适应型，随外部参数变化，自动调整补偿容量，可保证满容量输出，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。
TSC输出容量受电网电压影响，其输出的无功电流与电网电压成正比，电网电压越低，其输出的无功电流也越低，所以对电网的补偿能力也相应变弱。
因此，TSC型无功补偿设备存在本质性缺陷，即网压越低，需要的容性支撑力度越高，而TSC提供的补偿能力却越低，满足不了补偿要求。
同时，SVG具备全容量输出能力，如BJS-500/1140型SVG，可完全输出标称的±500Kvar容量，并具有过载20%的能力。
而TSC型设备，电容的额定电压要高于电网运行电压，因此其补偿容量小于其安装容量，即输出容量小于标称容量，如WBB-640/1140型TSC，其安装容量为640Kvar，补偿输出容量一般只有450Kvar。
近似规格的同类型设备其实际补偿能力小于SVG。
4、补偿范围
SVG本身既可以发感性无功，也可以发容性无功，其双向补偿能力可以适用于各种类型的负载；无论针对感性电机负荷，还是电缆容性对地充电无功，均具有完美的补偿能力。
TSC本身只可以发容性无功，仅具有对感性负荷的补偿能力。
5、滤波效果
SVG本身具有有源滤波能力，能主动完美输出与谐波频率相同，相位相反的波形来抵消谐波。
其核心元件IGBT工作频率在2000Hz，可满足5、7、11次谐波的滤波要求。
TSC一般设计为被动吸收部分5次谐波，因容量被分散成4组，谐波吸收能力随容量变化而变化，且必须充分考虑小容量组谐波过大的保护问题。
因此一般设置为6%电抗率的并补支路，谐振点在204Hz左右，与正常滤波支路电抗率4.2%～4.3%（谐振点在244Hz～241 Hz）相比，偏离5次谐波频率250 Hz太远，滤波能力很弱，主要只起无功补偿的作用。
同时，SVG因是主动控制，可自行调节输出补偿谐波电流的大小，判断并限制输出能力，不存在过谐波电流保护的问题；而TSC为被动吸收，必须设过谐波电流保护；在系统谐波电流过大时，SVG可尽最大能力滤波，而TSC很可能因过谐波电流保护退出运行。
因此SVG与TSC相比，在恶劣电网环境下，可尽全力进行补偿，而TSC则可能因为运行受限，保护动作退出运行。