【正文】 限曲線運(yùn)行，不得越出曲線范圍。同步調(diào)相機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的空隙比一般同步電動(dòng)機(jī)小很多，軸的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，強(qiáng)度要求也比 5 較低。所以系統(tǒng)中無(wú)功負(fù)荷的電壓特性主要是由異步電動(dòng)機(jī)來(lái)確定的。 無(wú)論是雙繞組 還是三繞組變壓器，繞組均有兩組參數(shù)。無(wú) 6 功功率損耗是由電力線路的電抗和電納造成的。各種用電設(shè)備中，除相對(duì)很小的白熾燈照明負(fù)載只消耗有功功率外，大多數(shù)都要消耗無(wú)功 功率。 (4) 提高發(fā)電機(jī)有功輸出能力。 根據(jù)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置是否擁有運(yùn)動(dòng)部件分類(lèi)，分為運(yùn)動(dòng)無(wú)功功率補(bǔ)償和靜止無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。 8 第 二 章 靜態(tài)無(wú)功 功率 補(bǔ)償 靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償指阻抗固定，其補(bǔ)償容量不能實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷無(wú)功功率的變化，主要是用于提供固定無(wú)功功率補(bǔ)償容量的一種無(wú)功功率補(bǔ)償方式。單獨(dú)使用時(shí)，串聯(lián)電容器用于補(bǔ)償線路等效感抗、降低線路感性無(wú)功功率流動(dòng)和提高受電端的電壓，串聯(lián)電抗器用于限制系統(tǒng)短路電流、補(bǔ)償線路等效容抗和降低線路容性無(wú)功功率流動(dòng)。不過(guò)通常對(duì)于具體的電容器來(lái)說(shuō)，一般以絕緣介質(zhì)的名稱(chēng)來(lái)命名電容器，如空氣電容器，云母電容器、紙質(zhì)電容器、薄膜電容器 等。因此，一般需要增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)電源的功率因數(shù)。此外，在系統(tǒng)中有諧波時(shí)，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，并使諧波放大，可能會(huì)使電容器損壞。 (1) 集中補(bǔ)償 集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器接在匯 流母線上，根據(jù)母線上的無(wú)功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。低壓集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功功率就地平衡，從而提高配電變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功功率補(bǔ)償中常用的手段之一。 個(gè)別補(bǔ)償分為低壓個(gè)別補(bǔ)償和高壓個(gè)別補(bǔ)償。 分組補(bǔ)償常見(jiàn)的安裝方式有：①高壓補(bǔ)償裝置分組安裝于城鄉(xiāng)電網(wǎng) 6kV 配電線路的桿架上；②低壓補(bǔ)償裝置安裝于公用配電變器的低壓側(cè)或電力用戶(hù)各車(chē)間的配電母線上。 1. 電容器為星形接線時(shí) QC = 3 UIC103= 3CU?1 3103= 2CU? 103 (211) 式中 U — 裝設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)線電壓， V IC — 電容組的線電流， A ； C— 電容組電容， F? 考慮到電網(wǎng)線電壓的單位常用 kV， QC 的單位為 kvar，則星形連接時(shí)每相電容器組的容量為 CY=C=2310UQC? ?? (212) 2. 電容器為三角形連接時(shí) QC = 3 UIC103=3UCU?1103=3 2CU? 103 (213) 每相電容器 的容量為 : C△ =233 10UQC? ?? (214) (2)就地補(bǔ)償電容器容量 QC(kvar)的 確定。 在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)我國(guó)一些電網(wǎng)低谷時(shí)電壓過(guò)高，如果采用發(fā) 電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行和切除并聯(lián)電容器等措施效果不大或者這些措施難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，多考慮裝設(shè)可投切并聯(lián)電抗器，并且依然是目前補(bǔ)償容性無(wú)功功率 (吸收感性無(wú)功功率 )的主導(dǎo)裝置。 由于超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路，其輸電線路對(duì)地以及相與相之間的電容特別大，輸電線路電容會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)功功率，各級(jí)電壓輸電線路的容性充電功率數(shù)值如 下 表所示。 (2) 改善了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。 并聯(lián)電抗器主要以調(diào)控變電站母線的運(yùn)行電壓，其最大裝置容量可按下式進(jìn)行計(jì)算： =Sdl? U% (218) 式中 — 并聯(lián)電抗器的最大裝置容量， Mvar Sdl — 安裝處的三相短路容量， MVA ?U% — 預(yù)計(jì)母線電壓下降的百分值 18 第 三 章 靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器 靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器概念 靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器 (Static Var Compensator — SVC)是指其輸出隨電力系統(tǒng)特定的控制參數(shù)而變化的并聯(lián)連接的靜止無(wú)功功率發(fā)生裝置或無(wú)功功率吸收裝置。目前，由于它的兩大特點(diǎn)：一是靜止型，其主要部件是無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分；二是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，其反應(yīng)速度很快，能及時(shí)跟蹤無(wú)功功率快速變化作出變化，達(dá)到所設(shè)計(jì)的各種控制目標(biāo)?，F(xiàn)今的 SVC 的類(lèi)型有晶閘管控制電抗器 ( Thyristor Control Reactor — TCR)、晶閘管投切電容器 ( Thyristor Switch Capacitor — TSC )、和飽和電抗器( Saturation Reactor — SR )等。為確保兩晶閘管 V V2在正負(fù)半周內(nèi)可靠、對(duì)稱(chēng)導(dǎo)通，避免偶次諧波和直流分量，應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。與機(jī)械投切電容器相比，晶閘管的開(kāi)、關(guān)無(wú)觸點(diǎn)，其操 作壽命幾乎是無(wú)限的，而且晶閘管的投切時(shí)刻可以精確控制，可以快速無(wú)沖擊地將電容器接入電網(wǎng)，大大減少了投切時(shí)的沖擊電流和操作困難，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間約為 ～ 。 晶閘管投切電容器的基本原理 TSC利用單向晶閘管反并聯(lián)或雙向晶閘管構(gòu)成的交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)將單組或多組電容器 21 投入到電網(wǎng)上或從電網(wǎng)切除 [16]， 原理示意圖如圖 ，其中 左 是其單相原理電路圖； 中 是工程上常采用的多組接入原理電路圖，每組由晶閘管單獨(dú)投切； 右 是晶閘管投切電容器的電壓 — 電流特性。 晶閘管投切電容器的 投切時(shí)刻 20 世紀(jì) 70 年代的電容器無(wú)功功率補(bǔ)償都是采用機(jī)械式交流接觸器投切，并且至今仍在沿用。 （ 2） 晶閘管投切電容投切時(shí)間選取 [17]。此時(shí)投切電容器，電路的沖擊電流為零。 24 圖 各狀態(tài)與 Au 和晶閘管觸發(fā)角 ? 之間的關(guān)系圖 可控電抗器的不同攻工作狀態(tài)、是由晶閘管與二極管所承受的電壓、電流及觸發(fā)脈沖信號(hào)決定。如當(dāng)負(fù)載無(wú)功功率 FQ 突然增大時(shí)，使控制回路的電流減小，飽和電抗器的 LX 的增大，從而使電抗器吸收的無(wú)功功率 LQ 減小 [19]。 通過(guò)這種方法可以達(dá)到對(duì)負(fù)載的功率因數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，使其接近于1，提高系統(tǒng)的利用率。 5s 開(kāi)關(guān) switch閉合并入系統(tǒng)。 PI輸出值與三角波比較構(gòu)成 01階躍信號(hào)對(duì)晶閘管進(jìn)行相位控制。ShowHiddenHandles39。 圖 示波器 Data history 35 點(diǎn)擊運(yùn)行得到仿真結(jié)果如圖 圖 仿真結(jié)果 上圖 — PI 模塊輸出值變化 下圖 — 功率因數(shù)變化 仿真結(jié)果分析： （ 1） 05s，負(fù)載為純阻性，功率因數(shù)為 1， PI 輸出 為 0 晶閘管不導(dǎo)通，系統(tǒng)功率因 數(shù) 接 近于 1，由于 無(wú)功補(bǔ)償裝置及 系統(tǒng)內(nèi)阻影響，系統(tǒng)功率因數(shù)略低于 1,從圖中可知功率因數(shù)約等于 1 在誤差允許范圍內(nèi)。 近年來(lái)，由于電力電子技術(shù)的快速發(fā)展， 出現(xiàn)了柔性交流輸電技術(shù)，它 關(guān)鍵部分是由電力電子器件，代替了傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)， 其重要 的家庭成員 為 SVC，靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器，它 主要 包括 TCR， TSC。 相信未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展必定以電力電子技術(shù)的發(fā)展為動(dòng)力，發(fā)揮其越來(lái)越大的作用。 考慮到 PI 控制的快速性及穩(wěn)定性，無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償后，系統(tǒng)功率因數(shù)在 — 1 之間小幅波動(dòng)，在可以接受的范圍內(nèi)。On39。 晶閘管屬于半控型器件，所以三角波的值由高到底，使晶閘管按需求量導(dǎo)通， 原理圖如 ， 。 原理：用 系統(tǒng) 的電壓電流測(cè)得有功功率（ P）與無(wú)功功率（ Q）， Q/P=tanφ，通過(guò) atan,與 cos模塊，得到功率因數(shù) cosφ。 主仿真圖 如圖 : 圖 主仿真圖 27 仿真設(shè)定： 系統(tǒng)的電源為 三相 交流 10KV， 頻率 50HZ，相角 0176。 25 圖 可控飽和電抗器補(bǔ)償原理圖 可控飽和電抗器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 以快速響應(yīng)的磁飽和可控電抗器和并聯(lián)電容器 組成的補(bǔ)償元件，配以相應(yīng)的快速無(wú)功功率檢測(cè)環(huán)節(jié)組成的無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)，可以保證補(bǔ)償?shù)目焖傩?、準(zhǔn)確性和合理性，能夠快速補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率，使功率因數(shù)保持較高水平。如 ??? ，當(dāng)電源為正版波， ???t 時(shí)，電抗器處于狀態(tài) 2，即 V V2斷開(kāi)， VD 導(dǎo)通，此時(shí) V1 承受正向電壓， V2 承受反響電壓。 可控飽和電抗器 可控飽和電抗器是基于偏磁可調(diào)原理，其輸出感性電流大小取決于可控硅觸發(fā)角 ? ，? 越小，產(chǎn)生的控制電流越強(qiáng)，輸出的感性電流越大。經(jīng)過(guò)多年的分析與實(shí)驗(yàn)研究， TSC 運(yùn)行時(shí)，應(yīng)選擇交流電源電壓和電容器預(yù)先充電電壓相等時(shí)刻，觸發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)晶閘管進(jìn)行電容投入，使電容電壓不突變、不長(zhǎng)生沖擊電流。由于沖擊電流大，限制了一次投入的電容值，不得不把一次投入的電容值化整為零，分幾次投入，這將降低 補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性和減慢響應(yīng)的速度，而且常會(huì)引起接觸器觸頭燒焊現(xiàn)象，使接觸器斷不開(kāi)，影響正常工作 。 圖 TSC 原理示 意圖 由 (a)，電納值可用投入運(yùn)行的并聯(lián)電容器的數(shù)目來(lái)調(diào)整。另外，晶閘管投切電容器雖然不能連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，但具有運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生諧波而且損耗較小的優(yōu)點(diǎn)。改變晶閘管的控制角 ? ，流經(jīng)電抗器的電流波形中的基波分量發(fā)生變化，這相當(dāng)于改變了電抗器的電感，使 TCR 等效于一個(gè)連續(xù)可 變的電感器。靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器 的基本功能是無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，但是對(duì)電力系統(tǒng)的作用不限于無(wú)功功率調(diào)節(jié)本身，因?yàn)闊o(wú)功功率直接和系統(tǒng)電壓情況有關(guān)，因此維持電壓穩(wěn)定，消除電壓波動(dòng)和閃變，使用SVC 是理想的方法。所以， SVC 被廣泛使用，而且頗具發(fā)展?jié)摿?。與同步調(diào)相機(jī)相比較， SVC 是完全靜止的設(shè)備。 (3) 有利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定和線路的送電能力，有利于網(wǎng)絡(luò)的并列運(yùn)行。這樣，負(fù)荷在空載或輕載會(huì)引起輸電線路末端電壓過(guò)分升高，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)。當(dāng)線路輸送功率加大時(shí)，必須適當(dāng)切除電抗器以保證系統(tǒng)的電壓和穩(wěn)定性；在輕載時(shí)由于它對(duì)線路充電功率的補(bǔ)償，從而降低了線損。如果補(bǔ)償電容器容量過(guò)大，可能因電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生過(guò)電壓，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞。此外，在低負(fù)荷時(shí)，可以相應(yīng)停運(yùn)數(shù)組，以防過(guò)補(bǔ)償、投資較為經(jīng)濟(jì)。這種方式用在負(fù)荷比較分散、補(bǔ)償容量小的企業(yè)比較適宜。高壓集中補(bǔ)償?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)是：不僅可以減少高壓母線線路的無(wú)功功率損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量：可以根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶(hù)的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加；提高供電能力、減少線損和電能損耗，穩(wěn)定電壓，便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。其優(yōu)點(diǎn) 是 安裝方便，有利于控制電壓水平 ，且易與實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，運(yùn)行可靠，利用率高，維護(hù)方便，能減少配電網(wǎng)、用戶(hù)變壓器及專(zhuān)供線路的無(wú)功負(fù)荷和電能損耗。對(duì) R、 L 串聯(lián)的負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電路如圖 (b)所示。假設(shè)負(fù)荷時(shí)電阻 R 和電感 L 組成的并聯(lián)電路，對(duì) R、L 電路進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，就需要對(duì)電路并接電容 C， 等值電路與向量圖如圖 所示。并聯(lián)電容器通過(guò)吸收容性無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償感性無(wú)功功率和增大局部電壓。由于串聯(lián)電容器和傳聯(lián)電抗器不如并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器方便，無(wú)功功率補(bǔ)償效果也不及并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器，因此，靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償主要采用并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電容器 并聯(lián) 電容器是指并聯(lián)在系統(tǒng)的電容器。以并聯(lián)方式接入系統(tǒng)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置稱(chēng)為并聯(lián)無(wú)功功率補(bǔ)償，以串聯(lián)方式接入系統(tǒng)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置稱(chēng)為串聯(lián)無(wú)功功率補(bǔ)償 [9]。根據(jù)電壓等級(jí)的不同分為，可以分為低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和高壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。 (6) 降低電網(wǎng)的功率損耗，提高變壓器的輸出功率及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。 無(wú)功功率補(bǔ)償 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)淖饔? 電力 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中不僅大多數(shù)負(fù)荷要消耗無(wú)功功率，而且大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)組件也要消耗無(wú)功功率。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于電壓等級(jí)為 35kV 及以下的電力線路，其充電功率甚小，電力線路主要消耗無(wú)功功率。電抗中的無(wú)功功率消耗是感性無(wú)功功率，與負(fù)荷有關(guān)，隨負(fù)荷隨機(jī)變化，變化范圍很大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于負(fù)荷端無(wú)功功率供應(yīng)不足，系統(tǒng)為滿(mǎn)足負(fù)荷的無(wú)功功率需求而造成電壓不穩(wěn)定。 (3) 同步電動(dòng)機(jī)。 同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主，即向系統(tǒng)提供無(wú)功功率。 (1) 同步發(fā)電機(jī)。否則，電壓就會(huì)偏離額定值。電壓時(shí)電能質(zhì)量的主要 指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低線路損耗和保證工農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)有著重要意義。 無(wú)功功率對(duì)電壓的影響 (1) 無(wú)功功率平衡水平對(duì)電壓水平的影響 [7]。這兩種裝置統(tǒng)稱(chēng)為靜止無(wú)功補(bǔ)償器 SVC[6]，這是由于它們均使用電力電子開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開(kāi)關(guān)接入系統(tǒng)。 以一輸電線路的等值電路 如圖 1. 3 為例： 圖 等值電路 由電力系統(tǒng)知識(shí)，電能在阻抗 R+jX 的損耗，近似為 )(22 2222 jXRU QPS ???? ～ (11) 所以在輸送有功功率一定時(shí)，減少輸送的無(wú)功功率 Q 可以減少電能損耗。并簡(jiǎn)要介紹了 晶閘管相控電抗器型（ TCR），晶閘管投切電容器型（ TS