蘇振宇

摘 ?要 ?隨著我國國民經濟的發(fā)展，電網中電力負荷不斷增大，尤其是現代電力電子設備如整流器、變頻器、電弧爐等非線性負荷大量接入電網，使電網電能質量受到嚴重影響，產生大量的無功功率，降低了系統(tǒng)的功率因數，造成供電母線的電壓波動、閃變，引起電網三相不平衡，同時給電網輸入大量的諧波。鑒于這些問題，本文采用靜止無功補償裝置（Static Var Compensator ，SVC）對無功進行補償，并采用晶閘管控制電抗器（Thyristor Controlled Reactor，TCR）對無功裝置進行控制，調節(jié)無功，改善供電質量，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定經濟運行。

關鍵詞 ?SVC裝置 ?晶閘管控制 ?三相不平衡 ?控制方法

1 ?無功補償的要求、作用及原則

在現代企業(yè)中，數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網傳輸功率除有有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70-0.85之間，企業(yè)消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右，這樣可以減少電網功率的輸入，給企業(yè)帶來經濟效益。目前，我國關于無功和電壓的國家標準有：

GB12325-2008電能質量-供電電壓允許偏差;

GB12326-2000電能質量-電壓波動和閃變;

GB/T 15543-2008電能質量-三相電壓不平衡;

GB50227-2017 并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范;

國家制定以上標準，從發(fā)電、供電、用電各方面對無功、電壓提出了明確要求。對大型工業(yè)企業(yè)來講，如果功率因數小于允許值，則要求進行無功補償。

無功補償對于維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、經濟運行是十分重要的。其補償的作用有：

（1）提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)電壓波動及閃變，改善系統(tǒng)的不平衡。在交流電弧爐、電氣化鐵道等三相負荷不平衡的場合，通過適當的無功補償可以平衡三相的有功及無功負荷;

（2）補償無功功率，提高供電系統(tǒng)及改善用電負荷的功率因數，減少線路功率損耗，在長距離輸電線中合適的地點設置動態(tài)無功補償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力;

（3）減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資。

為了使無功補償取得最佳的綜合效益，補償還應遵循的原則是：全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡的原則來確定最優(yōu)的補償容量和分布方式。

2 ?靜態(tài)無功補償的工作原理

單獨的TCR由于只能提供感性的無功功率，因此往往與并聯(lián)電容器FC （Fixed Capacitor）配合使用。并聯(lián)上電容器后，使得總的無功功率為TCR與并聯(lián)電容器無功功率抵消后的凈無功功率，因而可以將補償器的總體無功電流偏置到可吸收容性無功的范圍內。另外，并聯(lián)電容器串上小的調諧電抗器還可兼作濾波器，以吸收負載和TCR產生的諧波電流。通過控制與電抗器串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管的導通角，既可以消耗系統(tǒng)感性無功，又可以消耗系統(tǒng)容性無功。由于該類補償器的響應時間快（小于半個周波），運行維護簡單，可以平滑地改變輸出（或吸收）的無功功率，起到靈活調節(jié)無功功率的大小或極性的作用，故能很好地對無功功率進行動態(tài)補償。

3 ?靜態(tài)無功補償控制模型

4 ?基于潮流計算的無功優(yōu)化

在控制中加入配電系統(tǒng)的潮流計算，分析無功分布，進行無功優(yōu)化，使全網的網損達到最小。針對所研究工業(yè)企業(yè)重要負荷供電系統(tǒng)的特征，我們采用前推回代潮流計算方法，面向支路的前推回代潮流計算方法直接取用支路參數，在輻射狀網絡的分析中得到廣泛應用。輻射狀網絡的顯著特征之一是從任意給定的母線到源節(jié)點具有唯一的路徑，沿這一唯一的供電路徑修正電壓和電流。前推回代潮流計算方法在回推過程中計算的是各負荷節(jié)點的注入電流，從末梢節(jié)點開始，通過支路電流的求和計算，獲得各條支路的電流，在前推過程計算中利用已設定的源節(jié)點電壓作為邊界條件計算各支路電壓降和末端電壓，如此不斷的重復前推和回推兩個步驟，直到收斂。

5 ?結論

本文簡單分析了針對三相不對稱負荷的靜態(tài)無功補償裝置的工作原理，并以此建立了控制模型對其進行控制研究，最后介紹了基于潮流計算的無功優(yōu)化方法。

參考文獻

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