无功补偿及谐波滤波装置

FC+TCR静止型动态

无功补偿及谐波滤波装置

（SVC）

概  述

随着国民经济的发展和现代化技术的进步，电力网负荷急剧增大，特别是如轧机、电弧炉等非线性负荷的不断增加，加上电力电子技术的普遍应用，严重的无功冲击使电网功率因数降低，产生高次谐波，使得电力网发生了电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡、功率因数低、高次谐波含量超标等危害，造成了电能质量降低、网络损耗增加等不良影响。因此解决好电网的无功功率因数补偿和谐波滤波问题，对于提高电能质量、安全运行、降低损耗、节能、充分利用电气设备的出力等具有重要的意义。     北京金自天正智能控制股份有限公司，前身为国家冶金工业部自动化研究院，技术基础雄厚，在70年代起就从事无功补偿与谐波滤波的研究，在国内一直处于技术领先。特别是近年来在动态无功补偿与谐波滤波方面取得了多项技术专利和科研成果。目前具有中、高压动态和静态无功补偿与谐波滤波装置的设计与制造能力，现已形成系列化产品，并广泛应用于冶金企业等各行业当中。

系 统 原 理

1.SVC原理     静止型无功补偿装置——简称SVC（Static Var Compensator）近年来得到了很大的发展，已被广泛用于输电系统波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于输配电系统和工业系统的无功补偿，其典型代表是固定电容器+晶闸管控制电抗器——FC+TCR（Fixed Capacitor+Thyristor Controlled Reactor）型。静止型无功补偿装置的重要特性是它能连续调节补偿装置的无功功率，这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发延迟角α得以实现的。由于具有连续调节的性能且响应迅速，因此SVC可以对无功功率进行动态补偿，使补偿点的电压接近维持不变。如将FC作成多回路滤波器，既可以补偿无功功率，又可以实现谐波滤波。因此，SVC在冶金行业应用比较多的场合是电弧炉和轧钢供电系统，因其有效的抑制了负载的冲击对电网的影响，大大改善了电网质量，降低能耗，是目前首选的补偿方法之一。

系 统 原 理
2.FC+TCR构成     FC+TCR装置由三部分构成（见原理图）：FC滤波器、TCR相控电抗器和控制保护系统。（1）FC滤波器用于无功补偿及谐波滤波，该滤波器应完成以下两个任务：提供系统所需要的容性无功功率、滤除负载及TCR系统本身所产生的谐波。（2）TCR相控电抗器用于平衡系统中由于负载的波动所产生的感性无功功率，该相控电抗器应完成以下两个任务：提供系统所需要的感性无功功率、稳定负载冲击所产生的电压波动。（3）控制保护系统包括两个方面：一方面为整个系统的保护，另一方面为相控电抗器的控制。
FC+TCR补偿原理图
TCR的基本结构就是两个晶闸管阀串与电抗器串联，采用三角形连接，与电网连接，通过控制晶闸管阀串的相位控制角来控制无功功率大小，实现了调节无功功率的目的。当负载为空载或轻载时，由TCR所产生的感性无功功率抵消FC的容性无功功率，最终使得电网的功率因数保持在设定值如0.95以上。     FC滤波器是在并联电容器上串联滤波电抗器构成的，根据负载谐波含量的不同组成若干组不同的LC滤波回路。FC滤波器主要滤除负载的所产生的谐波，其特征谐波为5次、7次、11次、13次等。采用几组滤波回路根据负载及谐波的具体情况而定。     下图为TCR晶闸管控制电抗器的原理和电流波形图，Th1、Th2为两个反并联的晶闸管阀串，分别在电源电压的正负半波内导通，控制角α在90º～180º范围内调节。90º时吸收的感性无功最大，180º时吸收的感性无功最小。由于电抗器是纯感性负荷，因此电流滞后电压90º。
TCR接线原理和电流波形图
TCR由晶闸管相控阀与电抗器串联构成，一般采用三角形连接。在工程实际中当容量较大时将电抗器分为等容量的两部分，串接在晶闸管相控阀的两侧，如下图所示。
TCR三相接线图

产 品 简 介

1.简介     AriSVC系列TCR动态无功补偿及谐波滤波装置是一种利用晶闸管阀作为相控元件的快速动态无功补偿装置，适用于电力、冶金、化工、交通等行业中冲击性三相平衡或三相不平衡负载的场合，对于电网进行无功功率的实时监测和动态功率因数补偿及谐波滤波。装置由两大部分组成，即用于无功补偿及谐波滤波的无源滤波器（简称FC）和用于平衡感性负载的相控电抗器（简称TCR）。补偿方式为跟随负载的变化自动快速连续调节补偿量，使功率因数保持在设定值（如0.95）以上。 2.装置的使用条件 额定电压： 6kV、10kV、35kV 容量范围： 10～100MVar 安装形式： 户外安装（相控阀、控制系统户内安装） 结构形式： 框架式结构 环境温度： -30℃～+50℃ 相对湿度： ＜85% 海拔高度： ＜1000m 3.装置的主要功能及特点 动态无功功率补偿及谐波滤波 稳定电网电压，提高供电质量  抑制电压闪变  提高用电设备出力  降低线路压降、减少功率损耗 响应速度快，可用于变化频繁、冲击性负载 控制系统采用基于瞬时无功理论的全数字控制技术•无功补偿量的分相控制连续自动调节 有功功率和无功功率的在线实时检测及其显示 高压部分与控制系统之间的信号连接采用光纤，高、低压完全隔离 相序错、过电压、过电流的检测 故障的自诊断及其保护、报警    4.装置的技术指标 电压变动： ≤2.5%（6kV、10kV母线）； ≤2.0%（35kV母线） 总电压畸变率： ＜4.0%（6kV、10kV母线）； ＜3.0%（35kV母线） 平均功率因数： ≥0.95 谐波电流： 满足 GB/T14549-93 响应速度： 10ms 装置能耗： ≤3%  装 置 结 构        系统由供电部分、TCR相控电抗器部分、TCR冷却部分、TCR相控部分、FC滤波补偿部分、继电保护部分等构成。              1.供电部分 PT柜 给系统提供同步信号和触发电源 高压真空开关柜 系统供电和保护跳闸 高压隔离开关柜 检修时的安全隔离       2.TCR相控电抗器部分     TCR主电抗器             吸收无功功率             稳定电网电压             TCR相控电抗器部分（大容量） TCR相控电抗器部分（中小容量）   TCR相控电抗器部分（中小容量）