论文部分内容阅读
摘 要： 在经济以及科学技术的不断发展下，电力在各个领域的应用更加广泛，在取得一系列成绩的同时，也出现了一些非常明显的问题，尤其表现在电网功率的输出方面。本文通过阐释SVC无功补偿装置的概念及基本原理，分析其构成技术特征和具体应用，不断提高电压的质量。
关键词： SVC；无功补偿装置；电网；应用
一、SVC无功补偿装置的概念及基本原理
1、SVC无功补偿装置的概念
SVC无功补偿装置就是静止无功补偿装置，简称为静补。这种装置由电容器及各种电抗元件组成，在与系统并联的过程中，供应或吸收无功功率。装置不是由机械活动部件作为其主要组成部分，它可以通过输出无功功率，在不断改变的同时，使电力系统的某些参数维持或者控制在一定的数值范围内。
2、SVC无功补偿装置的工作原理
电网输出的功率决定了无功补偿的原理。对支路中串联的功率进行控制，使可控硅的触角维持在一定数值，使流经电抗器支路的电流发生改变，最终不同大小的无功功率在补偿作用下形成。构成装置的主要原件有光电触发控制系统、主电抗器系统、阀控系统和保护原件等，需要注意对触角的控制和管理。当晶体阀管的触角在90°— 180°之间时，可以对触角进行直接控制，这时候，导通角在180°以下；当晶体阀管的触角等于90°时，补偿装置吸收的无功功率达到最大值，称为短路功率；当晶体阀管的触角等于180°时，在可以调节的范围内，处于最大值，此时，吸收的无功功率最小，称为空载功率。对晶体阀管的触角进行调节，使主电抗器的电路量不断发生改变，在动态连续的过程中，主动对无功功率进行有效调节。
对TCR型SVC动态无功功率补偿装置来讲，通过加固定滤波电容器组，对晶体阀管进行有效控制，输出可控范围内的功率进行必要的补偿。这种型式装置输出的无功功率比较特殊，属于净无功功率，将TCR与FC各自输出的无功功率进行抵消，在补偿装置可以吸收容性无功的范围内，对装置总体的无功功率进行调节。在相控原理的支撑下，排除系统中产生的特性谐波，同时对奇次、偶次以及三倍数的非特征谐波进行控制，此时，并联固定电容器组扮演着过滤的角色，对TCR产生的谐波电流以及系统中产生的其他谐波电流进行吸收。具体的补偿原理如图一所示。
二、SVC无功补偿装置的构成技术特征
SVC无功补偿装置主要由阀管电子设备、开关柜、滤波电容器组、主电抗器及滤波电抗器、程序控制及继电保护等五大部分组成，主要技术特征如下：
（1）平滑调节无功功率补偿，对负荷变化进行实时跟踪，无功功率的补偿呈动态连续变化的特征，使系统功率的因数不断增大。
（2）采用光电触发技术，对光纤传输主电路与控制电路的信号进行监测，隔离一次系统与二次系统产生的光电，使触发的数值更加精确。
（3）在设置保护电路、均压电路的基础上，实时监测阀控系统对开关元件的工作状态。在设计高电位紧急触发电路的时候，晶体阀管的保护元件宜采用BOD元件，对元件的性能进行最大程度的保护，避免开关器件受到一定程度的损坏。
（4）在抑制系统谐波的过程中，实行动态的控制，对电压畸变的程度进行改善，在设计主回路的过程中，需要考虑到电动器组对谐波电流的影响，使其稳定在一个合理的数值范围内，使设备在安全可靠的状态下健康运行。
（5）联结系统时，可以忽略交流系统的顺序，如果相序出现错乱，可控硅或者其他器件会出现烧毁的现象，使设备在运行过程中更易操作，提高设备的可靠性。
（6）在结合负载武功和电压波动的基础上，进行多级补偿，使补偿在规定的动态范围内实现一次就位。使补偿器的保护措施更加全面，提高自动化程度，当内部或者外部出现问题时，能够自动停止工作状态。当一切恢复正常后，主电路的保护设备并没有受到损害，保持在良好的安全性能状态内。
三、无功补偿装置在电网中的具体应用
1、投切开关
在整个无功补偿功率装置中，投切开关是最容易损坏的部件，同时，也是最应该受到保护的部件。当前，投切开关分为以下几种，分别是接触器式投切开关、复合式投切开关和晶体阀管式投切开关。在经济不断发展的背景下，接触器式投切开关和晶体阀管式投切开关具有很大的局限性，不能满足人们生产和生活的需求，逐渐被淘汰。目前无功补偿功率装置中，人们使用的主要是复合式投切开关。
在无功功率补偿装置中，复合式投切开关能够对电网中出现的问题进行及时的反应，在遇到特殊情况时，可以在保护装置下自动投切。例如：电压不稳定、电流故障、振动摇摆等，投切开关会及时切断电源，在空载状态下对供电网的系统进行有效保护，及时停电，防止出现严重的损坏现象。复合式投切开关的损耗较小，能够节约电能，在保证自身正常运行的同时，对整个电网系统进行切实有效的保护。
2、无功补偿控制器
在一定程度上，无功补偿控制器与人脑有很大的相似之处，在整个无功补偿功率装置中，发挥着强大的指挥功能。电网的供电是一个稳定动态的过程，控制器检测电网中的电流和电压，对相应的数据进行采集和分析，并通过中央处理系统进行有效运算，当得出准确数据之后，将最终的数值反馈在最短时间内反馈给投切开关，在开关张合有序的前提下，使电流和电压稳定在一个固定的数值，对电容器组的器件进行最大程度的保护，从而提高电网中无功功率补偿装置的工作效率，实现良好的控制效果。
無功补偿的控制开关具有多种多样的类型，控制器在电网中具有重要的作用，通过收集、检测、分析、反馈通信过程中的数据，对电网的正常运行提供最大保障。在挑选控制器的过程中，需要注意以下几点：保证控制器的时间处于准确稳定状态；试用过程中的产品，在观看TV时，对变动情况进行记录，避免出现差错；对通信的频段进行监测，保持其处在一个稳定值；根据实际情况设置投切值，保证数值的准确；对电网中的电器保护条件进行检查，缩小限制范围。如果控制开关符合以上条件，在无功功率补偿装置的运行过程中，能够发挥长久有效的保护作用。 3、补偿所用的电容器
在无功补偿装置中，电容器是重要的组成部分，必须使用质量良好的电容器，保证无功补偿装置的长期使用和稳定运行。电容器与电力系统在固定状态下接通以后，通常情况下，运行的过程中，负载是充足稳定的，当电压不稳或者出现波动时，载荷会随着实际情况的变动而不断发生改变。在对无功补偿电容器进行选择的时候，需要对以下几点进行注意：
（1）应保证投切开关的电流与电容器的电流一致，当额定电流出现一定程度的差异时，防止设备出现损坏，减少不必要的影响，使无功功率装置在平稳状态下正常运行。
（2）保证电容器的连接线能够与额定电流的实际需要相适应，使投切开关与电容器正常运行，将意外停电的几率降到最低值。
（3）保证无功功率装置与电容器的连接线固定完整，使其能够牢固连接在一起，对电线进行仔细检查，防止与其他电线进行粘连，将短路现象的出现控制在最小范围内。在合理保护措施下，延长电容器的使用寿命，使电网的输电供电维持在一个稳定值。
四、無功补偿装置在电网中的作用
将无功功率补偿装置通过合适的方式加入到电网系统中，对电网进行无功率补偿，使电网中的电压质量得到有效改善，电能损耗不断降低，电力输出不断增大。在保证设备正常运行的基础长，减少用户的电费，解决电力的使用和产出。
1、改善电压质量
在电网系统中，对无功功率补偿装置进行合理的安装，能够使电网质量得到很大程度的提高，保证电压处在稳定状态，提高电网线路的严密性，使电网在正常状态下平稳输电。除此以外，提高电压质量，将供电设备的使用寿命进行延长，整个供电设备的质量将得到有效提高，使电网供电在可靠、稳定、准确状态下进行。
2、减少电能损耗
无功功率补偿装置在电网中的有效安装具有非常关键的作用。在电网系统的运行过程中，如果有功功率处在恒定状态，电流与功率因数呈反比。无功功率补偿装置的成功安装，明显提高功率因数，通过减少电流量，将投资成本控制在合理范围内，提高供电企业的经济效益。
3、增强变压器的出力
在电网中安装无功功率补偿装置，对供电设备的正常运行具有重要的保护作用，具体表现在以下几个方面：
第一，在发电机的运行中，无用功的发功功率将明显减少，从而提高有用功，增强设备的出力；第二，在供电设备发功的过程中，有用功是恒定的，在无功功率补偿装置的辅助作用下，供电设备的无用功率将明显减少，变压器的容量明显压缩，使运行成本大大降低；第三，变压器的容量是恒定的，在此基础上，可以释放出更多的有功功率。
4、减少用户的电费
有些地区的用电量较大，安装了无功功率补偿装置后，可以将有用功率转化成无功功率，电能的损耗将得到有效的控制，在用电户大量增加的前提下，降低每户的用电量，节约用户的电费。
五、结语
无功功率补偿装置在城市电网中的有效安装，能够使用户的用电质量得到提高。无功功率补偿装置能够改善电压质量、减少电能损耗、增强变压器的出力，在电网系统中发挥着非常重要的作用，需要对无功功率补偿装置的应用进行仔细分析，节约能源，减少用电成本，实现更大的经济效益。
参考文献
[1] 丁维星，白国伟，王宽. 高压无功自动补偿的设计与应用[J]. 中国科技信息. 2016（13）.
[2] 宋佳俊.风电场无功补偿设计研究[J]. 现代建筑电气. 2016（06）.
[3] 付伟，刘天琪，李兴源，赵睿.静止无功补偿器运行特性分析和控制方法综述[J]. 电力系统保护与控制. 2014（22）.
[4] 辛业春，李国庆，王朝斌. 无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制[J]. 电力系统保护与控制. 2014（14）.
作者简介：杨彦召 ，男，1982年10月16日，河南.禹州，硕士研究生；研究方向：智能配电设备及系统集成，工程师。
关键词： SVC；无功补偿装置；电网；应用
一、SVC无功补偿装置的概念及基本原理
1、SVC无功补偿装置的概念
SVC无功补偿装置就是静止无功补偿装置，简称为静补。这种装置由电容器及各种电抗元件组成，在与系统并联的过程中，供应或吸收无功功率。装置不是由机械活动部件作为其主要组成部分，它可以通过输出无功功率，在不断改变的同时，使电力系统的某些参数维持或者控制在一定的数值范围内。
2、SVC无功补偿装置的工作原理
电网输出的功率决定了无功补偿的原理。对支路中串联的功率进行控制，使可控硅的触角维持在一定数值，使流经电抗器支路的电流发生改变，最终不同大小的无功功率在补偿作用下形成。构成装置的主要原件有光电触发控制系统、主电抗器系统、阀控系统和保护原件等，需要注意对触角的控制和管理。当晶体阀管的触角在90°— 180°之间时，可以对触角进行直接控制，这时候，导通角在180°以下；当晶体阀管的触角等于90°时，补偿装置吸收的无功功率达到最大值，称为短路功率；当晶体阀管的触角等于180°时，在可以调节的范围内，处于最大值，此时，吸收的无功功率最小，称为空载功率。对晶体阀管的触角进行调节，使主电抗器的电路量不断发生改变，在动态连续的过程中，主动对无功功率进行有效调节。
对TCR型SVC动态无功功率补偿装置来讲，通过加固定滤波电容器组，对晶体阀管进行有效控制，输出可控范围内的功率进行必要的补偿。这种型式装置输出的无功功率比较特殊，属于净无功功率，将TCR与FC各自输出的无功功率进行抵消，在补偿装置可以吸收容性无功的范围内，对装置总体的无功功率进行调节。在相控原理的支撑下，排除系统中产生的特性谐波，同时对奇次、偶次以及三倍数的非特征谐波进行控制，此时，并联固定电容器组扮演着过滤的角色，对TCR产生的谐波电流以及系统中产生的其他谐波电流进行吸收。具体的补偿原理如图一所示。
二、SVC无功补偿装置的构成技术特征
SVC无功补偿装置主要由阀管电子设备、开关柜、滤波电容器组、主电抗器及滤波电抗器、程序控制及继电保护等五大部分组成，主要技术特征如下：
（1）平滑调节无功功率补偿，对负荷变化进行实时跟踪，无功功率的补偿呈动态连续变化的特征，使系统功率的因数不断增大。
（2）采用光电触发技术，对光纤传输主电路与控制电路的信号进行监测，隔离一次系统与二次系统产生的光电，使触发的数值更加精确。
（3）在设置保护电路、均压电路的基础上，实时监测阀控系统对开关元件的工作状态。在设计高电位紧急触发电路的时候，晶体阀管的保护元件宜采用BOD元件，对元件的性能进行最大程度的保护，避免开关器件受到一定程度的损坏。
（4）在抑制系统谐波的过程中，实行动态的控制，对电压畸变的程度进行改善，在设计主回路的过程中，需要考虑到电动器组对谐波电流的影响，使其稳定在一个合理的数值范围内，使设备在安全可靠的状态下健康运行。
（5）联结系统时，可以忽略交流系统的顺序，如果相序出现错乱，可控硅或者其他器件会出现烧毁的现象，使设备在运行过程中更易操作，提高设备的可靠性。
（6）在结合负载武功和电压波动的基础上，进行多级补偿，使补偿在规定的动态范围内实现一次就位。使补偿器的保护措施更加全面，提高自动化程度，当内部或者外部出现问题时，能够自动停止工作状态。当一切恢复正常后，主电路的保护设备并没有受到损害，保持在良好的安全性能状态内。
三、无功补偿装置在电网中的具体应用
1、投切开关
在整个无功补偿功率装置中，投切开关是最容易损坏的部件，同时，也是最应该受到保护的部件。当前，投切开关分为以下几种，分别是接触器式投切开关、复合式投切开关和晶体阀管式投切开关。在经济不断发展的背景下，接触器式投切开关和晶体阀管式投切开关具有很大的局限性，不能满足人们生产和生活的需求，逐渐被淘汰。目前无功补偿功率装置中，人们使用的主要是复合式投切开关。
在无功功率补偿装置中，复合式投切开关能够对电网中出现的问题进行及时的反应，在遇到特殊情况时，可以在保护装置下自动投切。例如：电压不稳定、电流故障、振动摇摆等，投切开关会及时切断电源，在空载状态下对供电网的系统进行有效保护，及时停电，防止出现严重的损坏现象。复合式投切开关的损耗较小，能够节约电能，在保证自身正常运行的同时，对整个电网系统进行切实有效的保护。
2、无功补偿控制器
在一定程度上，无功补偿控制器与人脑有很大的相似之处，在整个无功补偿功率装置中，发挥着强大的指挥功能。电网的供电是一个稳定动态的过程，控制器检测电网中的电流和电压，对相应的数据进行采集和分析，并通过中央处理系统进行有效运算，当得出准确数据之后，将最终的数值反馈在最短时间内反馈给投切开关，在开关张合有序的前提下，使电流和电压稳定在一个固定的数值，对电容器组的器件进行最大程度的保护，从而提高电网中无功功率补偿装置的工作效率，实现良好的控制效果。
無功补偿的控制开关具有多种多样的类型，控制器在电网中具有重要的作用，通过收集、检测、分析、反馈通信过程中的数据，对电网的正常运行提供最大保障。在挑选控制器的过程中，需要注意以下几点：保证控制器的时间处于准确稳定状态；试用过程中的产品，在观看TV时，对变动情况进行记录，避免出现差错；对通信的频段进行监测，保持其处在一个稳定值；根据实际情况设置投切值，保证数值的准确；对电网中的电器保护条件进行检查，缩小限制范围。如果控制开关符合以上条件，在无功功率补偿装置的运行过程中，能够发挥长久有效的保护作用。 3、补偿所用的电容器
在无功补偿装置中，电容器是重要的组成部分，必须使用质量良好的电容器，保证无功补偿装置的长期使用和稳定运行。电容器与电力系统在固定状态下接通以后，通常情况下，运行的过程中，负载是充足稳定的，当电压不稳或者出现波动时，载荷会随着实际情况的变动而不断发生改变。在对无功补偿电容器进行选择的时候，需要对以下几点进行注意：
（1）应保证投切开关的电流与电容器的电流一致，当额定电流出现一定程度的差异时，防止设备出现损坏，减少不必要的影响，使无功功率装置在平稳状态下正常运行。
（2）保证电容器的连接线能够与额定电流的实际需要相适应，使投切开关与电容器正常运行，将意外停电的几率降到最低值。
（3）保证无功功率装置与电容器的连接线固定完整，使其能够牢固连接在一起，对电线进行仔细检查，防止与其他电线进行粘连，将短路现象的出现控制在最小范围内。在合理保护措施下，延长电容器的使用寿命，使电网的输电供电维持在一个稳定值。
四、無功补偿装置在电网中的作用
将无功功率补偿装置通过合适的方式加入到电网系统中，对电网进行无功率补偿，使电网中的电压质量得到有效改善，电能损耗不断降低，电力输出不断增大。在保证设备正常运行的基础长，减少用户的电费，解决电力的使用和产出。
1、改善电压质量
在电网系统中，对无功功率补偿装置进行合理的安装，能够使电网质量得到很大程度的提高，保证电压处在稳定状态，提高电网线路的严密性，使电网在正常状态下平稳输电。除此以外，提高电压质量，将供电设备的使用寿命进行延长，整个供电设备的质量将得到有效提高，使电网供电在可靠、稳定、准确状态下进行。
2、减少电能损耗
无功功率补偿装置在电网中的有效安装具有非常关键的作用。在电网系统的运行过程中，如果有功功率处在恒定状态，电流与功率因数呈反比。无功功率补偿装置的成功安装，明显提高功率因数，通过减少电流量，将投资成本控制在合理范围内，提高供电企业的经济效益。
3、增强变压器的出力
在电网中安装无功功率补偿装置，对供电设备的正常运行具有重要的保护作用，具体表现在以下几个方面：
第一，在发电机的运行中，无用功的发功功率将明显减少，从而提高有用功，增强设备的出力；第二，在供电设备发功的过程中，有用功是恒定的，在无功功率补偿装置的辅助作用下，供电设备的无用功率将明显减少，变压器的容量明显压缩，使运行成本大大降低；第三，变压器的容量是恒定的，在此基础上，可以释放出更多的有功功率。
4、减少用户的电费
有些地区的用电量较大，安装了无功功率补偿装置后，可以将有用功率转化成无功功率，电能的损耗将得到有效的控制，在用电户大量增加的前提下，降低每户的用电量，节约用户的电费。
五、结语
无功功率补偿装置在城市电网中的有效安装，能够使用户的用电质量得到提高。无功功率补偿装置能够改善电压质量、减少电能损耗、增强变压器的出力，在电网系统中发挥着非常重要的作用，需要对无功功率补偿装置的应用进行仔细分析，节约能源，减少用电成本，实现更大的经济效益。
参考文献
[1] 丁维星，白国伟，王宽. 高压无功自动补偿的设计与应用[J]. 中国科技信息. 2016（13）.
[2] 宋佳俊.风电场无功补偿设计研究[J]. 现代建筑电气. 2016（06）.
[3] 付伟，刘天琪，李兴源，赵睿.静止无功补偿器运行特性分析和控制方法综述[J]. 电力系统保护与控制. 2014（22）.
[4] 辛业春，李国庆，王朝斌. 无功和三相负荷不平衡的序分量法补偿控制[J]. 电力系统保护与控制. 2014（14）.
作者简介：杨彦召 ，男，1982年10月16日，河南.禹州，硕士研究生；研究方向：智能配电设备及系统集成，工程师。