無功補償5.14課件

無功補償2015.05.15無功補償原理（一）系統(tǒng)中各種無功源的無功出力應(yīng)能滿足系統(tǒng)負荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功率的需求，否則電壓就會偏離額定值常見無功源：發(fā)電機、同步調(diào)相機、靜電電容器、靜止電抗器無功電源出力=系統(tǒng)負荷需求無功+無功損耗（變壓器、線損）電力系統(tǒng)的運行電壓水平取決于無功功率的平衡無功補償作用（二）減少電能損耗

無功補償作用（二）行波差動保護增加設(shè)備輸電能力

無功補償作用（二）提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電網(wǎng)中任何情況下都要求無功電源大于無功負荷，要有儲備。根據(jù)實際運行資料，無功功率的儲備容量必須達到最大無功負荷的7%~8%以上。無功功率不僅要作全網(wǎng)平衡，而且各個地區(qū)也要平衡。且均要有儲備容量，才能保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。無功補償設(shè)備（三）電力系統(tǒng)的無功功率電源有發(fā)電機、同步調(diào)相機、靜電電容器。FACTS元件SVC，STATCOM以及UPFC也可以進行無功補償。發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率：1.發(fā)電機無功補償設(shè)備（三）在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；同步調(diào)相機相當于空載運行的同步發(fā)電機。它能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸取）的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。在欠勵磁運行時（欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的（50%～65%）)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。2.調(diào)相機無功補償設(shè)備（三）4.并聯(lián)電抗器是感性無功負荷而不是電源，在高壓電網(wǎng)中用以吸收輕載和空載線路的過剩感性無功。對高壓遠距離輸電可以提高輸送能力，降低過電壓等。12TCR支路由電抗器與兩個背靠背連接的晶閘管相串聯(lián)構(gòu)成。通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，可以控制每個周波內(nèi)電感L接入系統(tǒng)的時間長短，從而改變TCR的等值電抗。將電流進行傅里葉分解，其基波分量的幅值為負號說明TCR的基波電流落后于電壓90°為純感性電流。TCR支路的等值基波電抗為由此可見，TCR支路的等值基波電抗是導(dǎo)通角或者觸發(fā)角的函數(shù)。調(diào)整觸發(fā)角可以平滑地調(diào)整并聯(lián)到系統(tǒng)中的等值電抗。2、TCR的工作原理及數(shù)學(xué)模型

14SVC向系統(tǒng)注入的無功功率為可見當時，SVC向系統(tǒng)注入的無功功率可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。為了擴大SVC的調(diào)節(jié)范圍，根據(jù)補償容量的需要，一個SVC中可以采用多個TSC支路。SVC的等值阻抗為SVC的等值伏安特性由TCR和TSC組合而成。由上式可見，在從0增加到的過程中，XSVC將從容性最大值連續(xù)地變?yōu)楦行宰畲笾怠?、SVC的工作原理及數(shù)學(xué)模型

15考慮了SVC伏安特性如下所示

在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和控制問題中，SVC可以看成并聯(lián)在系統(tǒng)中的一個可變電納，其電納值由SVC的控制器決定。在實際應(yīng)用中，還應(yīng)該注意其電抗器、電容器的容量配置、控制策略、調(diào)整的靈活性、裝置自身的保護、諧波的消除等問題。166.STATCOM無功補償設(shè)備（三）STATCOM也稱為靜止無功發(fā)生器（SVG），其功能與SVC基本相同，但是運行范圍更寬、調(diào)節(jié)速度更快。STATCOM等效為一個可調(diào)的電壓源，采用全控器件GTO控制該電壓源的幅值和相位來改變向電網(wǎng)輸送無功功率的大小。STATCOM的原理接線圖如上圖所示。由電容器、全控型閥元件GTO和二極管構(gòu)成。由電力電子學(xué)可知，STATCOM實際上為一個自換相的電壓型三相全橋逆變器。17STATCOM通過變壓器并入系統(tǒng)，其等效連接圖a如下所示。圖中，STATCOM的輸出等效成可控電壓源，系統(tǒng)視作理想電壓源。電抗X為變壓器漏抗，電阻R反映STATCOM引起的有功損耗和變壓器銅耗。圖b和圖c分別給出了R為零和R不等于零時，STATCOM輸出無功功率和吸收無功功率時的穩(wěn)態(tài)向量圖。18很明顯，當時，電流從STATCOM流向系統(tǒng)，向系統(tǒng)輸出感性無功功率，STATCOM工作于容性區(qū)；反之，工作于感性區(qū)。當二者相等時，系統(tǒng)與STATCOM之間的電流為0，不交換無功功率?？梢?，通過控制的大小就可以連續(xù)調(diào)節(jié)STATCOM發(fā)出或吸收的無功功率。對于STATCOM，由于直流側(cè)電壓是電容器的充電電壓而不是直流電源，所以，一般不通過改變直流電壓來調(diào)整輸出電壓而是采用移相調(diào)壓或脈寬調(diào)制。若保持脈寬不變只調(diào)整相位角即可改變STATCOM向系統(tǒng)輸出的無功功率，同時電容電壓將隨之改變；若同時調(diào)整脈寬和相位角則可以使電容電壓保持常數(shù)而只調(diào)整無功功率。20UPFC工作原理用下圖來說明圖4-30a所示為電壓調(diào)節(jié)功能，當