【正文】 償器運行的靈活性以及減少穩(wěn)態(tài)運行的損耗。 TSC 支路通過串聯(lián)電抗器被調(diào)諧在不同的主導諧波頻率上。因此 SVC 最大的感性范圍與相對較小的用于平滑無功功率的 TCR 的容量一致。 TCR 的容量選擇為 SVC 總?cè)萘康?1/n。我國平頂山至武漢鳳凰山 500kV 變電站引用進口的無功補償設(shè)備就是 TSC＋ TCR 型。運行實踐證明此裝置具有較快的反映速度（約為 5～ 10ms），體積小，重量輕，對三相不平衡負荷可以分相補償，操作過程不產(chǎn)生有害的過電壓、過電流，但 TSC 對于抑制沖擊負荷引起的電壓閃變，單靠電容器投入電網(wǎng)的電容量的變化進行調(diào)節(jié)是不夠的，所以 TSC 裝置一般與電感相并聯(lián)，其典型設(shè)備是 TSC＋ TCR 補償器。 U ( t )LC TSC 型補償器原理圖 TSC 補償器可以很好的補償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級數(shù)分得足夠細化，基本上可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。此時投切電容器，電路的沖擊電流為零。 TSC 的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切電容器時刻的選取。不論是星形還是三角形連接都采用電容器分組投切。 TSC 用于三相電網(wǎng)中可以是三角形連接，也可以是星形連接。 其單相原理圖如圖所示。 TSC＋ MSC 型補償器通過采用分組投切電容器，在某種程度上克服了這種缺點，但應盡量避免斷路器頻繁的投入與切除，減小斷路器的工況。 120Mvar［ 3］。這種具有 TCR 型的補償器反應速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應用最為廣泛。 由于單獨的 TCR 只能吸收無功功率，而不能發(fā)出無功功率，為了解決此問題，可以將并聯(lián)電容器與 TCR 配合使用構(gòu)成無功補償器。瑞士勃郎178。電抗變壓器的一次繞組直接與高壓線路連接，二次繞組經(jīng)過較小的電抗器與可控硅閥連接。增大觸發(fā)角即 可增大補償器的等效導納，這樣就會減小補償電流中的基波分量，所以通過調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補償器所吸收的無功分量，達到調(diào)整無功功率的效果。此時電抗器吸收的無功電流最大。當觸發(fā)角α＝ 90176。其三相多接成三角形，這樣的電路并入到電網(wǎng)中相當于交流調(diào)壓器電路接電感性負 4 載，此電路的有效移相范圍為 90176。早在 1967 年，這種裝置就在英國制成，后來美國通用電氣公司（ GE）也制成了這樣的靜止無功補償裝置［ 1］，但是由于這種裝置中的飽和電抗器造價高，約為一般電抗器的 4 倍，并且電抗器的硅鋼片長期處于飽和狀態(tài)，鐵心損耗大，比并聯(lián)電抗器大 2～ 3 倍，另外這種裝置還有振動和噪聲，而且調(diào)整時間長，動態(tài)補償速度慢，由于具有這些缺點，所 有飽和電抗器的靜止無功補償器目前應用的比較少，一般只在超高壓輸電線路才有使用?？煽仫柡碗娍蛊魍ㄟ^改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進一步控制無功電流的大小。 傳統(tǒng)無功補償裝置 具有飽和電抗器的無功補償裝置（ SR） 飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，相應的無功補償裝置也就分為兩種。 50Mvar ASVG 工業(yè)裝置也已經(jīng)實際運行，用于提高輸電線路輸送容量、控制潮流、抑制振蕩的可控串連補償器（ TCSC）已在國外獲得大量應用，我國自行研制 的 TCSC 工業(yè)裝置已經(jīng)在現(xiàn)場投運， 功能最為全面的 FACTS 設(shè)備 統(tǒng)一潮流控制器（ UPFC）也已經(jīng)在美國電力系統(tǒng)投入運行。新型 ＡＳＶＧ 裝置是 SVC 的改進型，其無功電流不依賴于電壓，因而在系統(tǒng)電壓低時調(diào)節(jié)能力比 SVC 強，國外已經(jīng)有多臺工業(yè)裝置在電力系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè) 運行，我國自行研制的177。 （ 3） 混 合型 ：包 括晶 閘管 控制的 移相 變壓 器（ TCPST）、相 間功 率控 制器（ IPC）、統(tǒng)一潮流控制器（ UPFC）等。 按 FACTS 裝置于系統(tǒng)的連接方式的不同， FACTS 裝置可以分為并連型、串連型和混合型三大類： （ 1） 并連型：包括靜止無功補償器（ SVC）、靜止同步補償 器（ ＡＳＶＧ ）、晶閘管控制的制動電阻（ TCBR）、超導儲能系統(tǒng)（ SMES）、電池儲能系統(tǒng)（ BESS）等。其中 FACTS的定義是：裝有電力電子型或其他靜止性控制器以加強可控性和增加功率傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。另外 FACTS 裝置還可以逐漸的加入現(xiàn)行電力系統(tǒng)，與現(xiàn)有的交流輸電系統(tǒng)完全兼容，因此 FACTS 概念一經(jīng)提出就立即受到廣泛重視 。它一方面使電力電子開關(guān)與電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的阻抗控制元件、公交控制元件以及電壓控制元件相結(jié)合的產(chǎn)物。 現(xiàn)在制造耐熱和耐沖擊能力與大功率傳輸線正常工作和短路電流水平相當?shù)木чl管已不再困難， 高壓直流輸電（ HVDC）和靜止無功發(fā)生器（ SVG）就是這種技術(shù)的成功范例。小功率的電 子開關(guān)使信號處理、計算機技術(shù)發(fā)生翻天覆地的變化，大功率電子開關(guān)也必將在電力系統(tǒng)中引起革命。這就使輸電系統(tǒng)的能力沒有被充分利用，經(jīng)濟性差。許多控制要求頻繁動作，而機械開關(guān)動作過頻則易損壞，可靠性差。這些設(shè)備的共同特點是按照固定的、機械投切的、分接頭轉(zhuǎn)換的方式來設(shè)計，以改變線 路阻抗或減小電壓波動，提高輸電線輸送容量或在靜態(tài)及緩慢變化的狀態(tài)下 控制系統(tǒng)潮流。為此，人們不斷的研究如何用電網(wǎng)原有控制手段來提高安全運行水平和電能質(zhì)量，如用發(fā)電機勵磁控制器來提高輸電線輸送容量、阻尼系統(tǒng)振蕩等。 1 第 1章 緒論 FACTS及各種 FACTS裝置 多年來電力工作者已達成共識：提高電網(wǎng)的安全運行水平和電能質(zhì)量，除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身要和例外，還必須要有先進的調(diào)節(jié)控制手段。電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行在很大程度上取決于其“可控度”。同時又研制了一些新設(shè)備來解決上述問題，這包括串聯(lián)電容、并聯(lián)電容、并聯(lián)電抗、電氣制動電阻以及移相器等。由于機械開關(guān)動作速度慢，在動態(tài)過程中如控制暫態(tài)穩(wěn)定，這些控制器幾乎無法起作用，像固定串聯(lián)補償電容還引起次同步諧振（ SSR）。因此，系統(tǒng)的動態(tài)問題通常是通過過分保守的設(shè)計，留有較大的穩(wěn)定儲備來加以解決，以應付一些預想的系統(tǒng)緊急狀態(tài)。 可以設(shè)想，如果有快速的可頻繁動作，可靠性高的開關(guān)代替上述機械開關(guān)，情況就將大不一樣。近 20 年來大功率電力電子開關(guān)制造技術(shù)取得了長足進步。正是在此基礎(chǔ)以上，針對 大型互聯(lián)電路系統(tǒng)存在的問題， 于 1986 年提出了柔性交流輸電系統(tǒng)（ FACTS）的概念，它應用電力電子技術(shù) 的 最新發(fā)展成就 以及現(xiàn)代控制技術(shù)實現(xiàn)對交流輸電系統(tǒng)參數(shù)，以至 網(wǎng) 2 絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活快速控制，以期實現(xiàn)輸送功率的合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。另一方面又將電子技術(shù) 引入電力系統(tǒng)，形成了以變流器為核心的新型控制設(shè)備，如靜止同步補償器（ ＡＳＶＧ ），從而使電力系統(tǒng)中影響潮流分布的三個電氣參數(shù)：電壓、線路阻抗及功率角可按系統(tǒng)的要求迅速調(diào)整。經(jīng)過長期的討論和經(jīng)多方協(xié)商， 1997 年 IEEE 的 FACTS 工作組中的“術(shù)語和定義專題組”公布了 FACTS 及 FACTS 裝置的定義和規(guī)范術(shù)語。 FACTS 裝置是指 FACTS 家族中具體的成員，其定義是：用于提供一個或多個控制交流輸電系統(tǒng)參數(shù)的電力電子系統(tǒng)或其他靜止設(shè)備。 （ 2） 串連型：包括晶閘管控制的串連電容器（ TSC）、晶閘管投切的串連電容器（ TSSC）、晶閘管控制的串連電抗器（ TCSR）、 晶閘管投切的串連電抗器（ TSSR）、靜止同步串連補償器（ SSSC）、背靠背換流器（ BESS）等。 目前電力系統(tǒng)中應用最多的 FACTS 設(shè)備是靜止無功補償器（ SVC），世界上以投運或即 將投運的 SVC 數(shù)目已超過 500 臺，我國運行于 500kV 電網(wǎng)的 SVC 也有 5臺，而應用于工業(yè)企業(yè)的 SVC 裝置更多。 20Mvar ASVG 工業(yè)樣 3 機裝置已經(jīng)在河南電力公司潮陽變電站運行，應用于上海電力系統(tǒng)的177。除此以外， FACTS 家族中的超導儲能、靜止移相器、短路電流限制器、動態(tài)電壓限制器、電力系統(tǒng)電壓品質(zhì)調(diào)節(jié)器等一系列設(shè)備也將在電力系統(tǒng)中獲得應用。具有自飽和電抗器的無功補償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來 控制發(fā)出或吸收無功功率的大小。這類裝置組成的靜止無功補償裝置屬于第一批靜止補償器。 晶閘管控制電抗器（ TCR） 兩個反并聯(lián)的晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)，其單相原理圖如圖 1 所示?！?180176。時，晶閘管全導通，導通角δ＝ 180176。根據(jù)觸發(fā)角與補償器等效導納之間的關(guān)系式： BL＝ BLmax（δ－ sinδ）／π和 BLmax＝ 1／ XL 可知。 LS C RU ( t ) TCR 補償器原理圖 在工程實際中，可以將降壓變壓器設(shè)計成具有很大漏抗的電抗變壓器，用可控硅控制電抗變壓器，這樣就不需要單獨接入一個變壓器，也可以不裝設(shè)斷路器。如果在電抗變壓器的第三繞組選擇適當?shù)难b置回路，例如加裝濾波器，可以 進一步降低無功補償產(chǎn)生的諧波。鮑威利公司已經(jīng)制造出此種補償器用于高壓輸電系統(tǒng)的無功補償。根據(jù)投切電容器的元件不同，又可分為 TCR 與固定電容器配合使用的靜止無功補償器（ TCR＋ FC）和 TCR與斷路器投切電容器配合使用的靜止無功補償器（ TCR＋ MSC）。我國江門變電站采用的靜止無功補償器是端士 BBC 公司生產(chǎn)的 TCR＋ FC＋ MSC 型的 SVC，其控制范圍為177。由于固定電容器的 TCR＋ FC 型補償裝置在補償范圍從感性范圍延伸到容性范圍時要求電抗器的容量大于電容器的容量，另外當補償器工作在吸收較小的無功電流時，其電抗器和電容器都已吸收了很大的 5 無功電流，只是相互抵消而已。 晶閘管投切電容器（ TSC） 為了解決電容器組頻繁投切的問題， TSC 裝置應運而生。兩個反并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運行時可能產(chǎn)生的沖擊電流。一般對稱網(wǎng)絡(luò)采用星形連接，負荷不對稱網(wǎng)絡(luò)采用三角形連接。為了對無功電流能盡量做到無級調(diào)節(jié)，總是希望電容器級數(shù)越多越好，但考慮到系統(tǒng)的復雜性及經(jīng)濟性，一般用 K－ 1 個電容值為 C 的電容和電容值為 C／ 2 的電容組成 2K 級的電容組數(shù)。經(jīng)過 多年的分析與實驗研究，其最佳投切時間是晶閘管兩端的電壓為零的時刻，即電容器兩端電壓等于電源電壓的時刻。這種補償裝置為了保證更好的投切電容器，必須對電容器預先充電，充電結(jié)束之后再投入電容器。瑞典某鋼廠兩臺 100t 電弧爐，裝有 60Mvar 的 TSC 后， 6 有效的使 130kV 電網(wǎng)的電壓保持在 ％的波動范圍 。這種補償器均采用三角形連接，以電容器作分級粗調(diào)，以電感作相控細調(diào)，三次諧波不能流入電網(wǎng)，同時又設(shè)有 5 次諧波濾波器，大大減小了諧波。 晶閘管投切電容器 — 晶閘管控制電抗器（ TSCTCR） 如圖所示的 TSCTCR 補償器通常由 n 個 TSC 和一個 TCR 并聯(lián)組成。電容器可以分級投切，但在每個分級之間的無功功率可以通過 TCR 來連續(xù)調(diào)節(jié)。 由于 TCR 的容量較小，因此產(chǎn)生的諧波也大大減小。為了避免所有的 TSC 或者說有相對應的濾波器被同時切除的情況，即只有 TCR 單獨運行的情況，需要 添加一個不可切的電容濾波支持。固定電容器 — 晶閘管控制電抗器（ FC— TCR）的功能類似一個并聯(lián)的 LC支路，它可能在大擾動時與交流系統(tǒng)阻抗 7 S V C 高 壓 母 線L L濾 波 器C C 通用的 TSCTCR 型 SVC 發(fā)生諧振，這個問題的最嚴重情況發(fā)生在電壓大幅度擺動緊接著甩負荷時。 ASVG的研究歷史與現(xiàn)狀 自從美國學者 在 1976 年提出利用半導體變流器