静态VAR补偿器SVC的三种配置

摘要:静态无功补偿器是并联连接的静态无功发生器或吸收器,其输出经过调整以交换电容性或电感性电流,以维持或控制电力系统的特定参数(通常是总线电压)。SVC基于晶闸管,没有栅极...

静态无功补偿器是“并联连接的静态无功发生器或吸收器,其输出经过调整以交换电容性或电感性电流,以维持或控制电力系统的特定参数(通常是总线电压)”。SVC基于晶闸管,没有栅极关断功能。晶闸管的工作原理和特性实现了SVC可变电抗阻抗。SVC包括两个主要组件及其组合:晶闸管控制和晶闸管开关电抗器(TCR和TSR)和晶闸管开关电容器(TSC)。SVC是一种电能质量设备,它利用电力电子设备来控制所连接系统的无功功率流。结果,它能够在电气系统上提供快速作用的无功功率补偿。换句话说,调节静态无功补偿器的输出以交换电感性或电容性电流,以便控制诸如总线电压之类的电力系统变量。它们还具有使系统功率因数接近统一的优势。SVC通常安装在大型行业(例如焊接厂)附近,并且负载高且变化迅速,并且容易产生闪烁和电压波动。

静态无功补偿器(SVC)  基于成熟的晶闸管技术构建。与市场上其他解决方案相比,先进的晶闸管阀设计极为紧凑,并具有卓越的性能。
 
使用SVC的快速无功功率补偿可确保有效的缓解和控制电弧炉钢厂,矿山绕线机,挖掘机,破碎机和磨床的采矿厂中的闪烁和电压变化,或者提高输电能力并在公用事业中实现统一的功率因数。SVC提供量身定制的解决方案,以满足从3.3KV到38.5kV 250MVAr的客户要求。

静态无功补偿器主要用于缓解电压波动以及由此产生的闪烁。如今,大型行业,特别是炼钢厂通常将SVC用于电弧炉安装中的闪烁补偿。
 
另外,静态无功补偿器安装在电力系统中的适当位置,以通过改善电压稳定性来增强其传输能力,同时在不同的系统条件下保持平稳的电压分布。SVC还可以通过电压幅度调制来缓解有功功率振荡。此外,作为自动阻抗匹配设备,它们还具有使系统功率因数接近统一的额外好处。
 
因此,SVC通常安装在高负载和快速变化的负载附近,例如电弧炉,焊接厂和其他容易出现电压波动和闪烁的行业。

SVC如何工作?
可以通过控制系统中流动的无功功率来控制电压。无功功率可以通过电感电抗(电抗器)消耗,而可以通过电容性电抗(电容器)产生。SVC可以理解为可调阻抗,可按比例提供无功功率,与系统电源电压成比例。可以通过组合足够量的电感和电容电抗来修改SVC阻抗。电感由使用Merus晶闸管阀的晶闸管控制电抗器(TCR)提供,而电容部分由固定的电容器组组成。
 
当电感部分以最大电流工作时,SVC的输出无功功率为零或电感,从而拉低了连接点的电压。当电感性部分电流为零时,具有最大容性功率的SVC系统会将连接点的电压上拉。电容器组还可以用作无源谐波滤波器,可以对其进行微调以减少TCR晶闸管和负载产生的谐波。使用线换向晶闸管时,SVC的反应时间通常为网络周期的一半。
 
此外,静态无功补偿器的其他好处包括:
 
·          最大化的功率补偿
·          对系统电压变化的近乎瞬时的响应
·          增加客户的经济利益
·          使用适当的并联滤波器消除 谐波并降低电压失真
·          三相系统上的负载平衡
 
基本操作
 
静态无功补偿器通过控制从电力系统吸收或注入电力系统的无功功率来调节电压。例如,当系统电压低或负载为电感性时,它通过切换电容器组来产生无功功率。因此,滞后负载的无功功率需求由SVC提供,从而减轻了配电线路的负担。因此,电压降减小并且负载端子处的电压将提高。
 
同样,当系统电压较高或负载为电容时,静态无功补偿器会吸收无功功率。在这种情况下,SVC使用电抗器来消耗系统中的VAR,从而降低系统电压。
 
设计与配置
 
静态无功补偿器有三种常见的配置,下面将分别进行介绍。
 
1.带有固定电容器的晶闸管控制电抗器(TCR / FC)
 
此SVC设计由两个并联支路组成,两个并联支路连接在耦合变压器的次级侧。分支之一由电抗器组成,这些电抗器由交流晶闸管开关控制。另外,电抗器以三角形连接,用于三相应用。另一个分支可以是固定的电容器组或并联滤波器。
 
无功功率的变化是通过控制晶闸管的触发瞬间以及因此通过电抗流动的电流来实现的。
 
2.晶闸管开关电容器(TSC)
 
在这种静态无功补偿器设计中,电容器组是相间连接的,每个部分都由可控硅开关。因此,可以获得无功功率的离散变化,但是不能获得类似于TCR的连续变化。但是,通过提供适当数量的小部分,可以实现单个步骤所需的无功功率变化分辨率。电容器的开关和初始预充电的同步限制了通常与电容器开关相关的瞬变。通常,对称操作的反应时间不超过20 ms。
 
3.晶闸管控制电抗器和晶闸管开关电容器(TCR / TSC)
 
基本上,这是TCR和TSC的组合。在这种配置中,静态无功补偿器的控制基于电压零时刻测量负载电流的无功分量。然后,将测得的电流用于确定触发角,以便SVC吸收或注入补偿所需的无功功率。
 
但是,在测量电抗成分的时刻(一个半周期)和点火时刻(下一个半周期)之间存在时间间隔。其操作模式的固有延迟是其主要限制之一。

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