高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置（TCR型SCV）
設(shè)備概述
SVC裝置由晶閘管控制電抗器（TCR）和高壓無源濾波器(FC)構(gòu)成。控制系統(tǒng)根據(jù)負荷工作狀態(tài)改變與電抗器串聯(lián)的晶閘管的導通角，從而改變電抗器提供的感性無功，起到平滑調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)無功功率的作用。
SVC=FC+TCR
TCR: Thyristor Controlled Reactor晶閘管控制電抗器
SCV: Static Var Compensator靜止型動態(tài)無功補償裝置
[高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置主要設(shè)備構(gòu)成]
1.全數(shù)字控制柜
2.晶閘管閥組
3.主電抗器
4.純水冷卻系統(tǒng)
5.FC濾波回路
???

[SVC高壓動態(tài)無功補償及濾波裝置簡介]
.? 基于DSP的全數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快、處理數(shù)據(jù)量大，實現(xiàn)實時控制量計算。
??采用柜式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外來干擾屏蔽，抗干擾能力優(yōu)越。
??控制整個系統(tǒng)的運行。
??采用臥式結(jié)構(gòu)，晶閘管疊裝壓接式，純水冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣、BOD保護。
??晶閘管選用ABB優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電氣性能良好，串聯(lián)使用控制電抗器的投入與切除。
??主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統(tǒng)中，成為SVC最重要的部分。
??電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環(huán)氧固化型，線形度高、噪音小、 動熱穩(wěn)定性好，絕緣冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣、BOD保護。
??晶閘管選用ABB優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電氣性能良好，串聯(lián)使用控制電抗器的投入與切除。
??主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統(tǒng)中，成為SVC最重要的部分。
??電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環(huán)氧固化型，線形度高、噪音小、 動熱穩(wěn)定性好，絕緣強度高，散熱好。
??通過晶閘管的相位控制達到動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?
??主要設(shè)備采用國外著名公司進口元件，主循環(huán)泵、等離子交換機、精密過濾器等核心機構(gòu)采用不銹鋼316L材質(zhì)。
??PLC程序控制，保護、報警功能完備。
??無腐蝕，無污染，符合環(huán)保要求。
[TCR型SVC技術(shù)特點]
1. 動態(tài)相應(yīng)時間快，實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。
采用基于DSP的全數(shù)字化控制，動態(tài)相應(yīng)時間小于10ms.
2.運行可靠，保護措施齊全，維護量小。
系統(tǒng)信息傳遞采用光纜傳遞，光電方式轉(zhuǎn)換，抗干擾能力好。
3.控制靈活，調(diào)節(jié)方式多樣。
可按無功電壓或無功功率投切，可手動/自動轉(zhuǎn)換，分相投切。
4.采用封閉純水冷卻系統(tǒng)，冷卻效率高，運行可靠。
5.可以實現(xiàn)電能質(zhì)量根本優(yōu)化。
裝置投運后功率因數(shù)可達0.95以上，消除電壓波動及閃變，三相平衡符合國際標準。
SVC工作原理
TCR+FC型SVC全稱如下：
?
SVC的調(diào)節(jié)器自動跟蹤負荷（具有嚴重沖擊無功功率）的工作狀態(tài)，發(fā)出與沖擊負荷相關(guān)的TCR晶閘閥的觸發(fā)脈沖。 通過光電轉(zhuǎn)換及高壓光纜的傳遞，使觸發(fā)脈沖觸發(fā)各晶閘管。 不同的觸發(fā)角，改變了TCR主抗器的電流量，從而改變了TCR回路的感性無功率量。
?通過TCR回路的感性無功功率的跟隨作用，使用戶流入電網(wǎng)的無功功率趨于零（或一定值）見圖1、2、3。
由于晶閘管閥及電子設(shè)備的動態(tài)響應(yīng)很快，即實現(xiàn)了動態(tài)補償?shù)墓δ堋Ｒ揽縁C回路的作用，濾除諧波電流，見圖4。
通過調(diào)節(jié)器的檢測，運算和調(diào)節(jié)作用使SVC平衡負荷的不對稱有功負荷，抑制電網(wǎng)的負序分量。
?
圖1：TCR+FC型SVC主回路接線圖
?
圖2：TCR電流及觸發(fā)角關(guān)系圖 a.TCR等效回路 b.TCR電流及觸發(fā)器
??
?
圖3：動態(tài)無功補償原理
負載工作在不同的狀態(tài)所產(chǎn)生的無功功率也是不同的，例如當負載起動時，所消耗的無功功率很大，功率因素很低，補償器無功功率QLS降為0，此時容性無功功率QC全部用于補償負載無功功率QL。當負載進入等速運行階段后，所需的無功功率減小，電容器會產(chǎn)生過補償，TCR的控制器提供一部分感性無功功率QLS，以補償容性無功功率的多余部分。當負載停止時，補償器全部容量投入，用于補償過剩的容性無功功率QC。
控制器感性無功功率QLS對負載的感性無功功率QL和電容器組的容性無功功率QC起平衡作用，以使系統(tǒng)電壓及功率因數(shù)保持為恒定值。

??
圖4：FC兼濾波器與電網(wǎng)等效筒圖及工作原理
??
圖5：無功補償和有功平衡原理
?A-a 1.2相有功過多引起的電壓三角形變動（虛線三角形）
B-b 1.2相有功過多引起的電壓三角形變動（虛線三角形）
?
?TCR+FC總框圖
?
調(diào)節(jié)器原理圖
?SVC裝置設(shè)備構(gòu)成介紹
1.TCR晶閘管閥及純水機
晶閘管疊裝壓接式、純水冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣，BOD保護。由并聯(lián)晶閘管多個串聯(lián)組成，其過電壓保護采用國際上先進的BOD器件，它與其他電子器件一起構(gòu)成晶閘管二次觸發(fā)回路，使晶閘管免受過電壓沖擊而損壞。選用世界名牌ABB產(chǎn)優(yōu)質(zhì)晶閘管電氣特性優(yōu)良，也可根據(jù)用戶要求選用國產(chǎn)晶閘管。光電轉(zhuǎn)換，自動完成各高電位電子單元循檢，高壓光纜傳遞信號。純水機提供高純水作為TCR閥的冷卻介質(zhì)。（水一水型及水一風型）
2.主電抗器
空心、干式、鋁線環(huán)氧固化型，線性度高，噪音小，動熱穩(wěn)定性好，損耗小，絕緣強度高，散熱好。相當于一個可控的感性負載，通過電子調(diào)節(jié)器和反并聯(lián)連接的可控硅閥的相位控制，改變補償電抗器的電流大小，從而達到動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?BR>3.TCR閥的觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)
脈沖編碼，光發(fā)送，光接收，微機實時監(jiān)控TCR晶閘管運行狀況。TCR閥是高壓電力電子設(shè)備，它必須解決弱電觸發(fā)系統(tǒng)與強電高壓系統(tǒng)的電位隔離問題。我們采用ABB及西門子公司的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，使這一難題得到解決；同時也解決了高壓晶管閥工作時的檢測問題，它能在低壓側(cè)直接運算顯示、報警、跳閘。
4.調(diào)節(jié)器
調(diào)節(jié)器是晶閘管開關(guān)的控制系統(tǒng)，采用西門子或我公司的全數(shù)字控制系統(tǒng)（ＡＢＢ公司技術(shù)），通過測量、比較、放大、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生晶閘管開關(guān)所需要的觸發(fā)脈沖，控制其觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)補充電控器的電流，達到所要求的無功功率。矢量運算、邏輯判別、鎖頻、鎖相、線性化處理，有源濾波、數(shù)字觸發(fā)、運算快，響應(yīng)時間5-10ms，觸發(fā)精度≤1個電角度。
程序控制及繼電保護: 用DSP實現(xiàn)SVC程序投切及繼電保護，用工控計算機實現(xiàn)SVC自動化管理體。
5.濾波電容器組
金屬全膜帶內(nèi)熔絲電容器、外設(shè)外迷人絲、CT、ZNO、放電線圈、構(gòu)架等
SVC高壓動態(tài)補償裝置應(yīng)用舉例
[電弧爐]
電弧爐作為非線性及無規(guī)律負荷接入電網(wǎng)，將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要問題是：導致電網(wǎng)嚴重三相不平衡，產(chǎn)生負序電流產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如2、4偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更為復雜化存在嚴重的電壓閃變，功率因數(shù)低。
徹底解決上述問題的唯一方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的動態(tài)無功補償器（SVC）。三伊公司生產(chǎn)的SVC系統(tǒng)響應(yīng)時間小于10ms，完全可以滿足嚴格的技術(shù)要求，向電弧爐快速提供無功電流并且穩(wěn)定母線電網(wǎng)電壓，增加冶金有功功率的輸出，提高生產(chǎn)效率，并且最大限度的降低閃變的影響，SVC具有的分相補償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡，濾波裝置可以消除有害的高次諧波并通過向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。
[軋機及其他大型電機對稱負載]
引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴重時使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率使功率因數(shù)降低
負載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻，會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴重畸變安裝SVC系統(tǒng)可以完美的解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波干擾，功率因數(shù)接近1。
[城市二級變電站（66kv/10kv）]
在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負載變化而實現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。
SVC系統(tǒng)可以快速精確的進行容性及感性無功補償，使SVC在穩(wěn)定母線電壓、提高功率因數(shù)的同時，徹底、方便地解決了無功倒送的問題。并且，安裝新的SVC系統(tǒng)時，可以充分利用原有的固定電容器組，只需增加晶閘管相控電抗器（TCR）部分即可，用最少的投資取得最佳的效果，成為改善區(qū)域電網(wǎng)供電質(zhì)量的最有效方法。
[遠距離電力傳輸]
全球電力目前正在趨向于大功率電網(wǎng)，長距離輸電，高能量消耗，同時也迫使輸配電系統(tǒng)不得不更加有效，SVC可以明顯提高電力系統(tǒng)輸配電性能，這已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的證明，即當在不同的電網(wǎng)條件下，為保證一個平衡的電壓時，可以在電網(wǎng)的一處或多處適合的位置上安裝SVC系統(tǒng)，以達到如下目的：
1.穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓
2.減少傳輸損耗
3.增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大效率
4.提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限
5.增加小干擾下的阻尼
6.增強電壓控制及穩(wěn)定性
7.阻尼功率震蕩
[電力機車供電]
電力機車運輸方式在保護環(huán)境的同時也對電網(wǎng)造成了嚴重的“污染”，因電力機車為單相供電，這種單相負荷就造成了供電網(wǎng)的嚴重三相不平衡及低的功率因數(shù)，目前世界各國解決這一問題的唯一途徑就是在鐵路沿線適當位置安裝SVC系統(tǒng)，通過SVC的分相快速補償功能來平衡三相電網(wǎng)，并通過濾波裝置來提高功率因數(shù)。