静止型动态无功补偿装置_SVC_在中型厂10kV高压系统上的应用

柳钢科技

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静止型动态无功补偿装置（ＳＶＣ）在中型厂１０ｋＶ高压系统上的应用

韦红飚

刘南劭（中型厂）

摘

要

介绍静止型动态无功补偿装置（ＳＶＣ）的组成、功能、原理，及在中型厂１０ｋＶ高压系

统上的应用，奇次谐波得到有效抑制，保证了生产电压的稳定，提高了功率因素并稳定保持在一定水平，做到高质量供电。

关键词

供电

ＳＶＣ高压系统功率因素

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＶＣ）ｏｎｔｈｅ１０ＫＶＨｉｇｈＴｅｎｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＭｅｄｉｕｍＳｅｃｔｉｏｎＰｌａｎｔ

ＷＥＩＨｏｎｇ－ｂｉａｏＬＩＵＮａｎ－ｓｈａｏ

（ＭｅｄｉｕｍＳｅｃｔｉｏｎＰｌａｎｔ）

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＳＶＣａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅ１０ＫＶｈｉｇｈｔｅｎ－ｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｏｄｄｈａｒｍｏｎｉｃｗａｓｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ，ｉｍｐｒｏｖｅａｎｄｋｅｅｐｔｈｅｓｔａｂｌｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｔｏｇｅｔｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＳＶＣＨｉｇｈＴｅｎｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒ

１前言

电网供电质量不稳定，将对中型厂的设备造成极大的影响，尤其是中型厂的设备自动化程度较高，电网的不稳定对我们将是致命的打击。为了解决以上问题，我们多方收集资料及论证，最后决定在中型厂１０ｋＶ高压系统上采用

中型厂原６ｋＶ高压系统采用的是静态无功补偿系统，共有２组电容补偿装置，并需要适时地投切。即使是适时地投切，静态无功补偿系统还是普遍存在弊病：容易产生过补和欠补的现象，并且奇次谐波没有得到很好的抑制。所以静态无功补偿系统并不能满足生产对用电的高要求。特别是新建成的中型连轧生产线，轧机台数比原来增加了９台，且电机大多数为直流电机或变频电机，传动装置数量大大增加，轧机及其它对称负载在工作中所产生的无功冲击会对电网造成如下影响：

（１）引起电网电压降及电压波动，严重时使电气设备不能正常工作，降低了生产效率。

（２）使功率因数降低。

（３）负载的传动装置中会产生有害高次谐波，主要是以５、７、１１、１３次为代表的奇次谐波及旁频，会使电网电压产生严重畸变。

ＴＣＲ型静止型动态无功补偿装置（ＳＶＣ）。

２ＳＶＣ装置的构成及其功能

２．１

主要构成

ＳＶＣ主要由晶闸管相控电抗器系统（ＴＣＲ）

和高次谐波滤波器系统（ＦＣ）两大部分组成（见图１）。

２．２２．２．１

各主要构成的功能高压晶闸管变流装置

高压晶闸管变流装置我们一般称之为功率

单元。它主要由晶闸管阀臂、阻容保护板和击穿检测阻容板组成。Ａ、Ｂ、Ｃ三相功率单元的

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高压晶闸管变流装置

晶闸管相控电抗器系统（ＴＣＲ）

补偿电抗器全数字控制系统

柳钢科技

２００８年第２期

单元对设备出现的故障及时报警、并带有跳闸功能，自动切除故障设备，保证设备安全运行；中心控制单元是控制系统的核心部分，它依据采样信号，计算晶闸管的触发角，发出触发脉冲，控制晶闸管的开通量，从而达到控制流过

控制柜脉冲柜

ＳＶＣ

晶闸管电流的大小的功能。

脉冲柜由脉冲柜电源系统、脉冲形成器插件箱、阻抗匹配和脉冲检测插件箱组成。脉冲柜的主要功能是接收控制柜发出的触发脉冲光信号，将其转换成电信号，放大后送至脉冲形成器，由脉冲形成器形成６路具有强触发能力的触发脉冲信号。

Ｈ５滤

波通道

电抗器

高次谐波滤波器系统（ＦＣ）

Ｈ７滤波

通道

电容器

总之，全数字控制系统的主要功能就是实时计算电网无功，控制晶闸管触发角大小，进而控制补偿无功量的大小。

Ｈ１１滤

波通道

图１ＳＶＣ装置的构成

２．２．４滤波通道

滤波通道由Ｈ５、Ｈ７、Ｈ１１等３组滤波通道

每相的阀臂是由２０只单向晶闸管反并联形成一回路，接收触发脉冲，调节电流大小；阻容保护板保护晶闸管桥臂两端的操作过电压；阻容保护板和击穿检测阻容板为保护每只晶闸管的关断过电压及检测晶闸管是否击穿的取样电路，当高压投上后，晶闸管工作正常，它发出光信号反馈回控制系统。因此，高压晶闸管变流装置的主要功能是接受来自控制系统的信号，改变晶闸管触发角的大小，控制无功补偿电流。

组成，每一组滤波通道又由电抗器与一定数量并联电力电容器串联形成，其功能是消除流经系统的高次谐波，向系统提供容性无功，提高功率因数。

３ＳＶＣ装置的工作原理

按图２所示的单线系统图将ＳＶＣ装置接入高压系统中，电力电容器提供固定的容性无功

２．２．２补偿电抗器

补偿电抗器由３个空芯干式线圈组成。它

Ｑｃ，补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器

输出感性无功ＱＴＣＲ的大小，生产负荷中的无功Ｑｖ为感性无功，感性无功和容性无功可以相互抵消，只要做到系统无功Ｑｎ＝Ｑｖ－Ｑｃ＋ＱＴＣＲ＝常数（或０）

（见图３），就能实现电网功率因

数＝常数，电压几乎不波动。要达到这一目的，关键是要准确控制晶闸管的触发角的大小，从而控制流过补偿电抗器的电流，即控制ＱＴＣＲ的大小。晶闸管相控电抗器系统（ＴＣＲ）通过采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设定的恒无功值（可能是０）进行比较，计算得触发角大小。晶闸管触发装置根据触发角大小送出相应的触发脉冲触发晶闸管，控制流过电抗器的电流，即控制ＱＴＣＲ的大小，最终达到控制系统无功Ｑｎ的目的。

是容量很大的感性负载，电流流经补偿电抗器时，产生系统所需的感性无功，用于平衡系统无功，保持稳定的母线电压和功率因数。

２．２．３全数字控制系统

全数字控制系统由控制柜和脉冲柜两个部

分组成（见图１）。控制柜又由电源供电单元、信号采集单元、联锁保护单元和中心控制单元组成。电源供电单元是将３８０Ｖ／５０Ｈｚ交流电经变压器转换为１６．３Ｖ、２３Ｖ、８．９Ｖ、３６Ｖ电压等级的交流电源，供给控制柜的其它单元用电；信号采集单元由电压互感器和电流互感器组成，负责采集系统电压Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ和系统电流

Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ供中心控制系统运算使用；联锁保护

２００８年第２期韦红飚等：静止型动态无功补偿装置（ＳＶＣ）在中型厂１０ｋＶ高压系统上的应用

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ＱＮ

ＱＶ

电流互感器

电压互感器

１０ｋＶ

ＱＴＣＲ

高压断路器

ＱＣＨ５

Ｈ７

Ｈ１１

高压断路器

电抗器

高压晶闸管变流装置

电容器

负载

全数字控制系统补偿电抗器

晶闸管相控电抗器（ＴＣＲ）

图２

高次谐波滤波器

ＳＶＣ单线系统图

时，我们为了防止出现瞬时的过补现象，我们把感性无功Ｑｖ＋ＱＴＣＲ调到略大于容性无功Ｑｃ，

ＱＬ

ＱＴＣＲＱＣＱｖｍａｘＱｖＱｖｍｉｎｔ

Ｑｎ＝Ｑｖ－Ｑｃ＋ＱＴＣＲ＝０

使功率因素按近１，达０．９８。

使用过程中我们发现，如果把３组滤波通道全投上去，ＴＣＲ会把无功调节得非常理想，但生产负荷是随时在变的，生产负荷大时流过电抗器和阀组的电流就小，生产负荷小时流过电抗器和阀组的电流就大，此时补偿电抗器和晶闸管阀组将承受多余的电流的压力，晶闸管

ＱＣ

图３ＳＶＣ工作原理图

容易受损，电抗器长期流过大电流，发热量大，在造成电耗过大的同时线圈绝缘容易老化。因此在实际运用中，我们根据生产的实际情况对各滤波通道进行动态管理，实时投切，使整个系统运行在最佳状态。

４ＳＶＣ装置的运用实践

中型厂高压系统中使用的ＳＶＣ装置其滤波通道有３组，分别为Ｈ５、Ｈ７、Ｈ１１，负责滤出系统中的５次、７次、１１次奇次谐波及提供容性无功Ｑｃ。我们知道，生产中设备的负载电流是随时在变的，当３组滤波通道全部投上时，固定容性无功Ｑｃ是可以把生产负载中的感性无功Ｑｖ完全抵消掉的，并且还有相当的余量，这时Ｑｃ＞Ｑｖ。动态补偿优点关键在于：晶闸管相控电抗器系统（ＴＣＲ）通过采集系统的有关数据，计算出晶闸管的触发角，调节晶闸管的开通量，使合适的电流流过补偿电抗器，产生合适的感性无功ＱＴＣＲ，使得Ｑｃ＝Ｑｖ＋ＱＴＣＲ，即无功功率为０。此时功率因素可达到１。但在调试

５结语

静止型动态无功补偿装置（ＳＶＣ）在我厂投入使用已有２０多个月了。在这２０多个月的运行中，与静态无功补偿系统相比，ＳＶＣ系统能有效地抑制奇次谐波，保证了生产电压的稳定，做到生产的高质量供电，自使用以来从未发生过因供电质量影响生产的现象；另外，ＳＶＣ还提高了功率因素并保持在一定水平，每月都达到上及部门的要求，在节能降耗方面作出了较大的贡献。