【正文】 刻取為 se 和 cu 相等的時(shí)刻 1t ,給 2VT 以觸發(fā)脈沖而使之開(kāi)通，電容開(kāi)始導(dǎo)通其電流 ci 。角外接法對(duì)三倍次諧波也有抑制作用；與角內(nèi)接法相比，體積小，但不易控制，投切時(shí)暫態(tài)過(guò)程較長(zhǎng)。角外接法、角內(nèi)接法。 圖 21 TSC 基本原理 在實(shí)際應(yīng)用中，一般 電容器 三相 (如 圖 21b 所示 )，每 一 相 都可由晶閘管投切，這樣就可以根據(jù)實(shí)際的無(wú)功需求投切相應(yīng)組數(shù)的電容器，也可以說(shuō) TSC 就是斷續(xù)可調(diào)的吸收容性無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器，其電壓 電流特性按照投入電容器組數(shù)的不同可以使圖 21c 中的 0A、 0B 或 0C。 3 TSC 靜止無(wú)功補(bǔ)償器穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，減少波動(dòng)的研究。其優(yōu)點(diǎn)在于接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便，能限制電網(wǎng)無(wú)功功率基荷，使該部分無(wú)功功率平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低網(wǎng)損。 ⑶ 分組補(bǔ)償 5 分組補(bǔ)償方式基本集中安裝在變壓器低壓側(cè)的母線(xiàn)或輸電線(xiàn)路中，減少了電力系統(tǒng)到用戶(hù)線(xiàn)路上的高線(xiàn)線(xiàn)損和變損，克服了集中固定補(bǔ)償容量較大時(shí)的涌流過(guò)大等問(wèn)題，并能 有效的增大配電線(xiàn)路的供電能力，節(jié)電效果好。其優(yōu)點(diǎn)是方便安裝，有利于控制電壓水平，且易于實(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)和用戶(hù)變壓器的無(wú)功 負(fù)荷和電能損耗；其缺點(diǎn)在于當(dāng)設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷，又無(wú)自動(dòng)控制裝置時(shí)，會(huì)造成過(guò)補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓抬高，電壓質(zhì)量變差，因此，補(bǔ)償裝置需要較頻繁投切；不能減少電力用戶(hù)內(nèi)部各配電線(xiàn)路的無(wú)功負(fù)荷補(bǔ)償和電能損耗。以下是幾種不同位置補(bǔ)償方式介紹： ⑴就地補(bǔ)償 它就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功功率的需求量將單臺(tái)或多臺(tái)電容器組分散地與用電設(shè)備并聯(lián)。并聯(lián)系統(tǒng)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，將大大提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，供電可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)大大提高電能質(zhì)量。以下是并聯(lián)補(bǔ)償具有的特點(diǎn)： ⑴ 并聯(lián)補(bǔ)償只需要電力系統(tǒng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)牧硪粋€(gè)為大地或懸空的中性點(diǎn)，因此并聯(lián)裝置可以容易地接入電力系統(tǒng)。同時(shí)我國(guó)清華大學(xué)也研制了基于變流器的20MvarSTATCOM 準(zhǔn)裝置，目前正在河南電力系統(tǒng)運(yùn)行。但這種病例補(bǔ)償裝置本身也存在一定問(wèn)題，如晶閘管控制的裝置只能以斬波方式工作，而產(chǎn)生較大的諧波，其次這些裝置接入系統(tǒng)后改變暈系統(tǒng)的阻抗特性，過(guò)多安裝設(shè)備可能導(dǎo)致出現(xiàn)諧波。但由于機(jī)械投切會(huì)造成較大沖擊，人們開(kāi)始在負(fù)荷中心安裝同步調(diào)相機(jī)，調(diào)相機(jī)可以平滑的調(diào)劑無(wú)功功率，而且既可以吸收也可以發(fā)出無(wú)功功率，因此具有較強(qiáng)的補(bǔ)償控制功能，對(duì)調(diào)節(jié)負(fù)荷中心的無(wú)功功率平衡和維持負(fù)荷中心的電壓水平有重 要的作用。而進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償提高供用系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)可以挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力，降低設(shè)備量，減少設(shè)備及線(xiàn)路的功率損耗，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)不但避免了因功率因數(shù)低于規(guī) 值而受罰，而且減少了用戶(hù)內(nèi)部因傳輸和分配無(wú)功功率造成的有功功率損耗從而減少了電費(fèi)的支出。解決 好電無(wú) 功補(bǔ)償問(wèn)題，提高功率因數(shù)，以降低線(xiàn)損，節(jié)約能源，挖掘發(fā)供電設(shè)備的力，是當(dāng)前各國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人 或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。其次，在分析 TSC 特點(diǎn)后，確定了整體控制策略 :TSC 以無(wú)功功率為主要控制目標(biāo)，而 大部分無(wú)功功率由 TSC 補(bǔ)償，本文重點(diǎn)介紹 TSC 靜止無(wú)功補(bǔ)償穩(wěn)定系 統(tǒng)電壓的研究。 TSC 是目前廣泛使用的無(wú)功補(bǔ)償方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn) 。 關(guān)鍵詞： 無(wú)功功率 靜止補(bǔ)償 穩(wěn)定電壓 II Abstract In recent years, due to the increase of power capacity, the reactive power demands of electricity, and with increasing more and more is also high quality requirements. Traditional reactive pensation device is difficult to achieve unit power factor pensation, grid reactive power imbalance will cause the system voltage fluctuation, the huge will cause serious damage to the electric equipment, appear system voltage collapse and stable destruction accidents. TSC is currently the extensive use of reactive pensation methods, has simple structure, low cost advantages。因此 ， 被稱(chēng)為“第五能源”的節(jié)能技術(shù)引起了世界各國(guó)的高度重視。這些無(wú)功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送顯然是不合理的也是不可能的。網(wǎng)絡(luò)組件和負(fù)載所需要的無(wú)功功率必須從網(wǎng)某個(gè)地方獲得，因?yàn)檫@些無(wú)功功 率由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送是不合的，通常也是不可能的。一系列的晶閘管投切的補(bǔ)償裝置，如 TSC、TSR、 TCR 及綜合補(bǔ)償裝置 SVC，成為當(dāng)今主流。其典型代表有 STATCOM 和 APF 裝置。而如何充分利用系統(tǒng)原有電容、電抗和變壓器設(shè)備與新技術(shù)相融合，也將是一個(gè)十分重要的研究課題。 ⑸ 并聯(lián)補(bǔ)償裝置需要承受全部的節(jié)點(diǎn)電壓，而輸出電流要么是后所承受的電壓決定的，要么是可以控制的。 在實(shí)際情況中，大多數(shù)都是感性負(fù)載，需進(jìn)行大量的無(wú)功補(bǔ)償。但對(duì)于不經(jīng)常使用的設(shè)備，所安裝的無(wú)功功率補(bǔ)償器利用率很低，大量低壓設(shè)備沒(méi)有安裝或不適宜安裝補(bǔ)償器而引起的電能損耗得不到有效改善。而高壓集中補(bǔ)償一般直接裝在 6~10kV 高壓母線(xiàn)上。這種補(bǔ)償方式避免了全面?zhèn)€別補(bǔ)償所帶來(lái)的安裝、控制、保護(hù)、運(yùn)行時(shí)的麻煩和無(wú)功 功率傳輸距離長(zhǎng)、無(wú)功功率傳輸容量大、功率損耗大的缺點(diǎn)，因此在電力系統(tǒng)中，混合補(bǔ)償在實(shí)踐中被廣泛運(yùn)用。通過(guò)介紹無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的歷史及現(xiàn)狀使我們了解未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，讓我們把握住主流技術(shù)，重點(diǎn)講述 TSC 靜止補(bǔ)償技術(shù)提高系統(tǒng)電壓 。兩者都是投切電容器的開(kāi)關(guān)，所不同的是，前者晶閘 管承受最大反向電壓低，為電源電壓峰值，但投資較大，控制復(fù)雜；后者投資小，控制簡(jiǎn)單，但晶閘管承受的最大反向電壓高， 為電源電壓峰值的 2 倍，所以在選擇使用哪種連接方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。按電壓等級(jí)劃分：低壓補(bǔ)償，該補(bǔ)償方式適用于 1kV 及其以下電壓的補(bǔ)償；高壓補(bǔ)償，即 635kV的補(bǔ)償。 (3)角外接法 晶閘管處于電容器三角形的外部。 無(wú)論電容器殘壓是多少，其往往都是不易測(cè)量的，所以必須通過(guò)其他一些方法來(lái)解決電容器殘壓測(cè)量的難題。這就是所謂的理想投入時(shí)刻。當(dāng)這兩個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí)，電流由零值直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，無(wú)過(guò)渡過(guò)程。 ⑵ 反壓觸發(fā) 一般來(lái)講，無(wú)論電容器殘壓多高，總是小于等于電源電壓幅值，在一個(gè)周期內(nèi)，晶閘管總有處于零壓或反壓的時(shí)刻。其主要缺點(diǎn)是對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量補(bǔ)償能力弱 隨著計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的迅速發(fā)展，先后出現(xiàn)了多種 TSC 無(wú)功補(bǔ)償?shù)目刂撇呗裕饕梢苑譃閮煞N。電壓、功率因數(shù)控制是指根據(jù)預(yù)先設(shè)定的整定功率因數(shù)，由檢測(cè)到的電網(wǎng)實(shí)際功率因數(shù)控制所需的補(bǔ)償電容容量，電容器組投入后 ，只有當(dāng) m a xm in co sco sco s ??? ??且電壓不超過(guò)允許值時(shí)，才能運(yùn)行于穩(wěn)定區(qū)。 1 區(qū) :電壓合格，無(wú)功越下限 (過(guò)補(bǔ)償 )。先發(fā)降壓指令，待電壓降至合格后，再發(fā)投電容器組指令，直到電容器合適為止。 7 區(qū) :電壓越下限、無(wú)功合格。因此造成升壓→降壓→升壓→降壓 ??這樣的操作指令，使運(yùn)行點(diǎn)在 1 區(qū)和 7 區(qū)之間來(lái)回振蕩，反之也是同樣 。 TSC 在進(jìn)行負(fù)荷 補(bǔ)償時(shí)，主要用來(lái)抑制電壓波動(dòng)與閃變，響應(yīng)迅速是 起 控制器的最基本要求，因此開(kāi)環(huán)控制方式也就成為減小電壓閃變的常用控制方式。如果用于補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率或校正系統(tǒng)功率因數(shù)，只需將電壓設(shè)定值改為相應(yīng)的無(wú)功設(shè)定值或功率因數(shù)設(shè)定值即可。它可以在一個(gè)與工頻 50Hz 不同的頻率下作適當(dāng)浮動(dòng)，如果浮動(dòng)與系統(tǒng)搖擺或振蕩頻率相同而 相位相反，就可以增大系統(tǒng)系統(tǒng)的阻尼而抑制振蕩。所以，配網(wǎng)側(cè) SVC 在一定條件下不僅可以改善配網(wǎng)用戶(hù)的用電質(zhì)量，同時(shí)還可以降損節(jié)電。按照應(yīng)用范圍分類(lèi)，其主要分為日常民用系統(tǒng)和工業(yè)用系統(tǒng) 2 類(lèi)。在采用按功率因數(shù)控制投切時(shí)，當(dāng)各分組電容器之間的容量設(shè)置得不合理可能會(huì)出現(xiàn)如下情況：當(dāng)負(fù)載變動(dòng)使功率因數(shù)低于預(yù)設(shè)補(bǔ)償?shù)南孪拗禃r(shí)，控制器發(fā)出指令投入一組電容。電力電容器作為一種儲(chǔ)能元件，在其通斷過(guò)程中存在暫態(tài)過(guò)程，嚴(yán)重影響了電容器的投切控制。在現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境中， 許多來(lái)自外界的干擾源 (如諧波電壓、浪涌電壓、噪聲輻射等 )也可能存在。同時(shí)， SSR 將晶閘管及其觸發(fā)電路和邏輯控制電路封裝在一起，大 大減小了裝置體積，提高了 TSC 裝置的可靠性。 MATLAB 在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)方面的另一個(gè)重要內(nèi)容，是推出了與數(shù)值聯(lián)系緊密的圖形繪制功能。該仿真圖為一個(gè) 300Mvar 的靜止無(wú)功補(bǔ)償器電壓控制一個(gè) 6000MVA 735kV 的系統(tǒng)。 21 43 晶閘管兩端電壓波形 44 TSC 電流波形 圖 43 給出的是 AB 兩相間的晶閘管兩端的電壓波形，圖中可以看出本文設(shè)計(jì)的投切控制系統(tǒng)可以保證電容器在晶閘管電壓過(guò)零點(diǎn)投入系統(tǒng)。 本文對(duì) TSC 無(wú)功補(bǔ)償方式進(jìn)行了深入的分析和研究，得到以下結(jié)論 : 分析了無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電力系統(tǒng)的影響以及在電力系統(tǒng)中所能起到的作用， 論述了無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展?fàn)顩r。20Mvar STATCOM 總體設(shè)計(jì) . 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 . 20xx, 24(23):14~18 22 R. S. Kanchan, M. R. Baiju, K. K. Mohapatra, P. P. Ouseph, K. Gopakumar. Space Vector PWM Signal Generation for Multilevel Inverter Using only the Sampled Amplitudes of Reference Phase Voltages. IEE Proc. Electric Power Application. 20xx, 152(2):297~309 23 Shukla, A. Ghosh, A. Joshi. Static Shunt and Series Compensations of an SMIB System Using Flying Capac itor Multilevel Inverter. IEEE Trans. on Power Delivery. 20xx, 20(4):2613~2622 24 H. Li, D. Cartes, M. Steurer, H. B. Tang. Control Design of STATCOM with Superconductive Magic Energy Storage. IEEE Trans. on Applied Superconductivity. 20xx, 15(2):1883~1886 TSC 靜止無(wú)功補(bǔ)償提高系統(tǒng)電壓理論研究 26 。 在分析了 TSC 的特點(diǎn)后，確定了 TSC 的控 制策略， TSC 以無(wú)功功率為主要目標(biāo)。 C 相無(wú)電流 ，然后是 BC 相之間的晶閘管導(dǎo)通，最后 AC 相間晶閘管導(dǎo)通，TSC 三相全部投入運(yùn)行；圖中的電路波 形可以明顯看出 TSC 投入瞬間無(wú)沖擊電流，確保了電容器的平穩(wěn)投入。該系統(tǒng)連接于變壓器的二次側(cè)。 MATLAB 提供給技術(shù)人員的不僅僅是各類(lèi)問(wèn)題的解決方案，更重要的是使這些技術(shù)的使用變得輕松簡(jiǎn)單。說(shuō)明了一種傳統(tǒng)的九區(qū)圖 法 控制策略 ，并對(duì)于 TSC 控制方法進(jìn)行說(shuō)明。 ②電容器存在放電 過(guò)程。另外，在電容器回路開(kāi)斷的暫態(tài)過(guò)程中，開(kāi)斷過(guò)電壓也會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，特別是在電容器殘壓存在時(shí)還會(huì)造成電壓疊加、過(guò)電壓成倍放大，從而發(fā)生設(shè)備事故。電容切除后，功率因數(shù)又變得低于預(yù)設(shè)補(bǔ)償?shù)南孪拗怠Ｔ谝猿鞘? 10 kV 中壓配電系統(tǒng)為代表的民用配電網(wǎng)中，居民及小商業(yè)用戶(hù)端負(fù)荷日益