电力系统静止无功补偿技术的现状及发展论文(2)

4 晶闸管投切电容器（TSC）

　　为了解决电容器组频繁投切的.问题，TSC装置应运而生。其单相原理图如图2所示。两个反并联的晶闸管只是将电容器并入电网或从电网中断开，串联的小电抗器用于抑制电容器投入电网运行时可能产生的冲击电流。TSC用于三相电网中可以是三角形连接，也可以是星形连接。一般对称网络采用星形连接，负荷不对称网络采用三角形连接。不论是星形还是三角形连接都采用电容器分组投切。为了对无功电流能尽量做到无级调节，总是希望电容器级数越多越好，但考虑到系统的复杂性及经济性，一般用K－1个电容值为C的电容和电容值为C／2的电容组成

　　2K级的电容组数［4］。

　　TSC的关键技术问题是投切电容器时刻的选取。经过多年的分析与实验研究，其最佳投切时间是晶闸管两端的电压为零的时刻，即电容器两端电压等于电源电压的时刻［5］。此时投切电容器，电路的冲击电流为零。这种补偿装置为了保证更好的投切电容器，必须对电容器预先充电，充电结束之后再投入电容器。

　　TSC补偿器可以很好的补偿系统所需的无功功率，如果级数分得足够细化，基本上可以实现无级调节。瑞典某钢厂两台100t电弧炉，装有60Mvar的TSC后，有效的使130kV电网的电压保持在1．5％的波动范围。运行实践证明此装置具有较快的反映速度（约为5～10ms），体积小，重量轻，对三相不平衡负荷可以分相补偿，操作过程不产生有害的过电压、过电流，但TSC对于抑制冲击负荷引起的电压闪变，单靠电容器投入电网的电容量的变化进行调节是不够的，所以TSC装置一般与电感相并联，其典型设备是TSC＋TCR补偿器。这种补偿器均采用三角形连接，以电容器作分级粗调，以电感作相控细调，三次谐波不能流入电网，同时又设有5次谐波滤波器，大大减小了谐波。我国平顶山至武汉凤凰山500kV变电站引用进口的无功补偿设备就是TSC＋TCR型［6］。

5 新型静止无功发生器（ASVG）

　　随着电力电子技术的进一步发展，特别是L．Gyugyi提出利用变流器进行无功补偿的理论以来，逐步出现了应用变流技术进行动态无功补偿的静止补偿器。它是通过将自换相桥式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上。ASVG根据直流侧采用电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型两种，如图3所示。图3所示的原理图为电压型补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的ASVG。交流侧所接的电感L和电容C的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。无论是电压型，还是电流型的ASVG其动态补偿的机理是相同的。当逆变器脉宽恒定时，调节逆变器输出电压及系统电压之间的夹角δ，就可以调节无功功率及逆变器直流侧电容电压UC，同时调节夹角δ和逆变器脉宽，既可以保持UC恒定的情况下，发出或吸收所需的无功功率［7］。

　　根据这一原理从1980年日本研制出第一台20Mvar的强迫自换相的桥式ASVG之后，经过10多年的发展，ASVG的容量不断增大，1991年和1994年日本和美国又相继研制出80Mvar和100Mvar的ASVG，在1995年，清华大学和河南省电力局共同研制了我国第一台ASVG，其容量为300kvar，开辟了我国研制ASVG补偿设备的先河［8］。

　　ASVG通过采用桥式电路的多重化技术，多电平技术或PWM技术进行处理，以消除较低次的谐波，并使较高的谐波限制在一定范围内；由于ASVG不需储能元件来达到与系统交换无功的目的，实际上它使用直流电容来维持稳定的直流电源电压，和SVC使用的交流电容相比，直流电容量相对较小，成本较低；另外，在系统电压很低的情况下，仍能输出额定无功电流，而SVC补偿的无功电流随系统电压的降低而降低。正是由于这些优点，ASVG在改善系统电压质量，提高稳定性方面具有SVC无法比拟的优点，这也显示出ASVG是今后静止无功补偿技术发展的方向。另外随着电力电子技术的发展，电子有源滤波器也日益得到完善，由于电力有源滤波器在滤除谐波的时候与电力系统不发生谐振，因此目前不少电力系统工作者致力于将电力有源滤波与ASVG相结合的研究，以消除传统的ASVG设备中并联无源滤波器的所产生的谐振问题。

参考文献：

　　［1］ A．C．MATHEB．超高压输电线路用的静止无功补偿器［C］．湖北：湖北电力技术，1982

　　［2］ W．Herbst．高压系统的可控静止无功补偿［C］．湖北：湖北电力技术，1982

　　［3］ 田广青．江门变电站静止补偿器简介［J］．广东电力，1988，（4）

　　［4］ 米勒．电力系统无功功率控制［J］．水利电力出版社，1990

　　［5］ 王庆林．无功功率快速自动补偿装置设计探讨［J］．电力电容器，1993（2）

　　［6］ 梁志勇．静止无功补偿设备运行综述［J］．电力电容器，1997（2）

　　［7］ 刘文华．采用GTO的新型静止无功发生器［J］．电力系统自动化，1997（3）

　　［8］ 姜齐荣，等．采用GTO的±120kvar新型静止无功发生器［J］．清华大学学报，自然科学版，1997（7）

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