解析：无功补偿的技术发展过程(一）

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2017-08-16分享加入收藏关注：-

一、无功补偿的发展历史
             无功功率补偿装置在供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到充分的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素无功。  无功补偿经过20多年的发展，经历了一个不断创新、发展完善的过程。目前的技术按照无功补偿发展主要分成三个阶段：

第一代无功补偿设备：  
通过调节电容补偿：  
1、固定补偿。电容器、电抗器和隔离开关组成； 
2、分组投切。利用真空开关分组自动投切的补偿装置； 
第二代无功补偿设备
1 通过调压调容（VCQV/TSC）的方式进行无功补偿。
                 根据Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，实现自动补偿 
2 通过调节电感（MCR/TCR）抵消容性无功的方式（SVC）进行无功补偿。
                根据感性无功来抵消容性无功的方式满足系统无功需求,实质上就 是一个过补再吸收的过程。   
第三代无功补偿设备：
动态无功补偿兼谐波治理装置
                SVG动态无功补偿兼谐波治理设备，通过调节逆变器输出电压的幅值和相位，迅速吸收和发出感性和容性无功。

二、几种无功补偿技术的介绍
1、调节电容的无功补偿方式
                传统的固定补偿由电容器、电抗器和隔离开关组成，有些甚至电抗器也不配，因无功功率是不断根据负载情况在不断的变化，因此固定补偿技术也时刻处于过补或者欠补的状态。同时，因为FC固定补偿支路是固定的电容，安装后无法调节，投运后，实际上时相当于一个负载时刻在消耗电能，同时，电容对系统的谐波也会放大，FC固定补偿为70年代Z普遍的无功补偿方式，随着电力电子的应用，以及电力部门的考核要求，固定补偿不能满足系统无功的变化，同时因为系统谐波，FC补偿对谐波放大形成极大的隐患，该技术目前慢慢被淘汰。

2、电容组投切补偿FC补偿（TSC）
          利用真空开关(串联晶闸管)分组自动投切的补偿装置，即对将电容分成个组，对电容进行分组投切，已便达到跟踪系统变化。但通过接触器或断路器投切反应速度慢，无法满足系统无功变化的需求。

 
          原理：利用对系统无功功率的取样，控制开关分组投切电容器，其调节方式是离散式的，容易过补和欠补。同时分成各个支路仍无法完成滤除各次谐波的作用，电容对谐波同时也有放大作用。
技术特点：
a、开关投切时产生的涌流约在10倍以上，威胁设备的安全。
b、为离散式调节，容易产生过补和欠补，同时引起电压波动。
c、需要对滤波支路进行自动投切，虽然能调节无功功率的补偿容量，但必然影响滤波效果。
d、响应时间为3S左右,难以跟踪负载变化，无法达到补偿效果。

          无功补偿响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短，补偿投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的FC补偿已经不能满足要求，该种FC补偿技术能不能适应负载变化。

3、调压调容式补偿方式：

                根据Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，实现自动补偿。（VCQV 或者 TSC 补偿方式）

离散型分级无功补偿装置，无法实现连续补偿。
无法实现滤波，甚至可能引起谐振的危险。
变压器检修规程要求分接开关每隔一二年需要换油和吊芯检查。维护量比较大的。
调压技术无功补偿的技术特点：
a、调压技术为分级调节，容易造成过补、欠补。
b、调压调容方式为机械调节，动作时间慢，无法跟踪负载变化，补偿效果差。
c、未配置抑制谐波用的电抗器，将造成谐波放大甚至谐振，威胁系统安全。
d、调压式电容器维护困难。由于若调压式电容内部原件损坏，现场不具备更换条件，而返修时间长、工作量大、费用大。
e、由于负载变化快，分接开关降频繁动作，使用寿命短。

4、MCR\TCR型SVC 动态无功补偿设备

                原理：是将系统无功过补偿，然后通过TCR或者MCR 电抗器来吸收多余的无功。其自身产生谐波，以及通过晶闸管控制，极其不稳定。

技术特点:
a、晶闸管长期运行在高电压和大电流工况下，容易被击穿。
b、晶闸管发热量大，需要辅助冷却设备。维护量大。
c、自身谐波含量大，污染电网。TCR自身产生谐波，必须配备滤波器组滤除
d、自身谐波才能工作；若需要同时滤除背景谐波，还需要增加滤波器容量
e、占地面积很大。

f、响应时间为40ms左右。

5、动态无功补偿装置(SVG)
          SVG型动态无功补偿与谐波治理装置是目前自主研发的动态无功补偿技术。具备补偿性能强、谐波特性好、运行安全性可靠性高、占地面积小、损耗小噪音低、可靠性高维护量小等特点.

a、补偿性能强：动态快速连续调节无功输出，精确满足功率因数补偿要求，任意时刻的功率因数按近1.0，设备投资效益高。

b、谐波特性好：SVG不产生谐波电流，而且能有源滤除矿井提升机等产生的各次谐波电流，很好的满足了水泥行业无功补偿与谐波治理的综合需求。
c、运行安全性可靠性高：SVG是可控电流源，不会产生过电流、不会产生谐波电压放大，尤其适合变电站等对安全性要求高的用户使用。
d、占地面积小：由于自身没有谐波，不需要滤波器组，占地面积大大减小。
e、运行损耗低，效率高，噪音低。
f、可靠性高，维护量小：满足IGBT功率模块N-1运行方式，一个模块故障可旁路继续运行，可靠性大大提高。模块化设计，安装、调试工作量小，基本免维护。 

                svg成套装置基于链式串联结构构成，通过连接电抗器接入系统，提供连续快速可调的感性和容性无功，装置的调节范围无级动态补偿，完全能满足电网无功补偿及谐波治理的要求；同时还可根据具体实际工况与FC部分配合使用，配置灵活，效果明显，是目前自主研发的补偿技术之一。

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