[机械自动化论文]静止无功补偿器SVC的设计与研究

2024年6月522:13:35发布者:视频作业论文全搞定 14 views 举报
总字数:约22400字
第1页

第2页

第3页

第4页

第5页

第6页

第7页

南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计(论文)

静止无功补偿器 SVC 的设计与研究

Design and Study of Static Var Compensator--SVC

学 院: 电子与电气工程学院

专 业:

电气工程及其自动化

学 生 姓 名:

任晓璐

学 号:

1506735058

指 导 教 师(职称):

卢铮

( 副教授

)

评 阅 教 师:

完 成 日 期:

南阳理工学院

Nanyang Institute of Technology

静止无功补偿器 SVC 的设计与研究

电气工程及其自动化专业 任晓璐

[ 摘 要 ] 功率因数偏低已成为当今电网需要解决的重要问题之一。 要想提高功率因素以促进电网质量的

提升,能够采取的有效方式之一就是无功补偿,而在无功补偿中静止无功补偿器 (SVC)起着十分重要的作

用。 本文首先介绍了无功功率的产生与影响,阐述了无功补偿的作用与发展, 对静止无功补偿器(SVC)、晶

闸管控制电抗器(TCR)以及晶闸管投切电容器(TSC)等的结构和基本原理进行了深入分析。 最后论文在

simulink 环境下构建了 SVC 的仿真模型,并进行了仿真分析。通过仿真得知 ,静止无功补偿器采用晶闸管控

制电抗器加晶闸管投切电容器的方式,能够达到不错的无功补偿效果,使控制目标得以实现。

[ 关键词 ] 无功补偿;静止无功补偿器;晶闸管控制电抗器;晶闸管投切电容器。

Design and Study of Static Var Compensator--SVC

Electrical Engineering and Automation Specialty REN Xiaolu

Abstract: Low power factor has become one of the important problems to be solved in power

grid. In order to improve the power factor to promote the quality of power grid, one of the

effective ways to take is reactive power compensation, and static var compensator (SVC) plays

a very important role in reactive power compensation. Firstly, this paper introduces the

generation and influence of reactive power, expounds the function and development of reactive

power compensation, and deeply analyses the structure and basic principle of static var

compensator (SVC), thyristor controlled reactor (TCR) and thyristor switched capacitor (TSC).

Finally, the simulation model of SVC is constructed in the Simulink environment, and the

simulation analysis is carried out. The simulation results show that the static var

compensator uses thyristor control reactor and thyristor switching capacitor, which can

achieve good reactive power compensation effect and achieve the control goal.

Key words: reactive power compensation; static var compensator; thyristor control reactor;

thyristor switching capacitor.

目 录

1 引言 ..............................................................1

1.1 无功功率 .............................................................1

1.1.1 无功功率的产生 ..................................................1

1.1.2 无功功率的影响 ..................................................1

1.2 无功补偿 .............................................................1

1.2.1 无功补偿概念 ....................................................1

1.2.2 无功补偿的作用及意义 .............................................2

1.2.3 无功补偿的发展 ..................................................2

1.2.4 无功补偿问题的现状 ...............................................3

1.2.5 无功功率规划原则 ................................................5

1.2.6 无功补偿优化模型 ................................................6

1.3 本文的主要工作 ........................................................6

2 SVC 及其数学模型 ....................................................6

2.1 静止无功补偿器(SVC) ..................................................6

2.1.1SVC 概念 ........................................................6

2.1.2 SVC 的特点 .....................................................7

2.1.3 SVC 的应用 .....................................................8

2.2 静止无功补偿器的分类 ...................................................8

2.2.1 SR 型 SVC .......................................................9

2.2.2 TCR 型 SVC .....................................................10

2.2.3 TSC 型 SVC .....................................................11

2.2.4 TCT 型 SVC .....................................................12

2.3 TCR+TSC 混合型静止无功补偿器 ...........................................12

2.3.1 TCR 的设计 ....................................................12

2.3.2 TSC 的设计原理 .................................................13

2.3.3 TCR+TSC ......................................................14

3 SVC 的无功补偿仿真研究 ..............................................14

3.1 模拟试验平台和仿真模型的搭建 ..........................................14

3.2 仿真主接 线图 ........................................................15

3.3 SVC 的仿真结果与分析 ..................................................16

3.4 TCR-TSC 型无功补偿 装置 (SVC)仿真分析 .....................................18

3.5 结论 ..............................................................20

4 结 束语 ...........................................................20

5 参考 .........................................................22

6 致谢 .............................................................23

1 引言

1.1 无功功率

1.1.1 无功功率的产生

众所周 知,在 常见 的用电 负载 中, 感性负载占 绝大多 数。 异步 电动 变压 器是 感性负载 中最

经典 两种 。因为 感性负载 需要 吸收 无功功率 正常 工作, 就使 线路 线路 相位上存

在一 个角度差 这样 就引 了无功功率的概念。

无功功率不等 无用功率。 不对 外做 功,而是 化为其 他形 式的能量, 如热 能,化学能等。

用电 系统 非线性 冲击性负荷带来 谐波 与功率 动问题,使得 用电网的电 发生 畸变

功率因数 低, 现电 压波 动与 闪变 问题, 污染 电网环境,对电 力系统 安全 ,优质, 经济运

构成 在的 威胁 正常 生产与生 活带来危害 以,当 前急 需解决的一 问题就是 如何

通过提高功率因素而促进电网电 持续稳定

1.1.2 无功功率的影响

无功功率对电 力系统 的影响:

(1) 低有功功率的 输出

(2) 低设 电能 。无功功率 增大会 ,使 供配 负载 ,进而使 供配 电能

力降 低。

(3)使 线路 电能 损耗 和电 压损失 。无功的 加自 功率 被消耗 无功 加而使得

,进而导 电能 传输损耗

(4) 成功率因数 低和自 ,设 容量 较少 低工业生产效

1.2 无功补偿

1.2.1 无功补偿概念

要想提高功率因素使电网电 压持续稳定 ,提 高质量电能,采用无功补偿是一 不错的方式。导

电网中无功功率 失去 的原因主要有 两个 :一是 质量低; 是用电用 的电气

这两种情况都会 使无功功率加 发电 供这些 无功功率,而 且还 要进行 远距离传输 这显

不合理,实 际上也 是不 到的。 以,最为科学的方式是 哪个地 方需要 消耗 无功功率就在 此地

成无功功率, 就是无功功率就 补偿。

1.2.2 无功补偿的作用及意义

对电 力系统 中无功功率进行 快速 的动 补偿, 以实现 下的功能:

(1) 低过电

(2) 减少 压闪变

(3) 阻尼次同步振荡

(4) 减少 和电 的不平

(5)对动 无功 负荷 的功率因数 校正

(6)提高电 力系统 的静 和动 态稳定性 阻尼 功率 振荡

(7) 改善 压调整 ,提高电网的电 质量。

由于 无功补偿 有特 重要的作用, 以对 无功补偿 技术 的研究 有了 非常 重要以及实 的意

义: 我国 电网 在的一 问题就是无功补偿容量不 配备 不合理,特 可调节 的无功容量不

快速 响应的无功 调节 备更少 近年来 经济 的发展,一 些地区 迅速变 成了 负荷

这些大 功率 负荷 的不 断增 加,电网的无功补偿 装置 容量 发不 ,电 压更 以控制, 谐波污染也

重, 对电网的 电质量、 可靠性都造 成了重 影响,使用 正常 工作 到了一 个比较

的影响。无功 调节技术 后使得电 压随运 行方式的 也变 很大 ,导 电网(特

系统 )的 线损增 加、电 压波 较大 波形 稳定 众多 问题。

1.2.3 无功补偿的发展

着电 电子 技术 对电 力系统 的深 影响,一 种改变输 电能 新技术 -- 灵活交流输 系统

(Flexible AC Transmission System, 称 FACTS) 悄然兴 起。FACTS 技术 就是在 系统 的重要

,采用 单独或综 合能 的电 电子设 ,对 交流 电的无功(电 )、电抗和 相角 进行控制,

而能有效提高 系统 输送 功率和 潮流 ,使 交流输 系统具 更好 快速性 灵活性

传输 ,使 线路更安全 , 更稳定 , 更经济 。其发展 经历 以下 几个阶段

(1) 同步调相机

同步 电动 机非常相似

结构 简单

欠励磁时 产生容 无功;当 在过 励磁时 产生容 无功。

旋转 行中 损耗 噪音都比较大

不能分 相调节

主要 设在 枢纽变

很多情况 下无 法满足快速 补偿的要

(2)并 电容器。

结构 简单 经济 便

能补偿 固定 的无功功率。

能发生并 联谐振 烧毁 电容器, 巨大事故

3 )静止无功补偿装置( SVC

适合高电压、长距离输电的无功补偿。

投资较大。

适合大功率、大容量或冲击性负载的无功补偿。

对无功功率进行快速连续控制。既可以形成感性无功功率,也可以形成容性无功。

稳定可靠而且维护方便,损耗小,成本低。可以对电网、负载需求的无功波动进行实时监督,

实现无功功率的自动补偿。

(4)静止无功发生器(SV G )。

重化 或者 PWM 控制, 减少谐波含 量。

电抗器和电容 元件体积 与成本 较小

采用 控型器

1.2.4 无功补偿问题的现状

着电 力系统互联 的深入发展、 “西 东送” 战略 规划的进一 , 以及 容量 超/ 特高 压直

流输 电的应用和特高 压互联 电网在 我国 逐渐形 成, 电网中无功功率的产生、 传输 和分 对电网电

的质量和 系统安全 产生了重 影响。电网无功 合的 复杂性 ,使得无功电 问题成为 困扰 电网

稳定 经济运 行的 关键 问题之一, 面向大 电网的无功电 压调 矛盾突出 ,电 优化控制 难度大”

我国交流 电网的无功补偿 配置 以电容器为主,500kV 配备 了容量 相近 的电容器与

电抗器,而 220kV 配备 电抗器; 较长 的 500kV 线路经校 配置相 应的高 电抗器,

对其无功容量进行实 时调整 ; 建设的 500kV 变压 器分接 基本为无 载调压 便 采用

了有 载调压也出于安全考 进行实 时调压 ;SVC 等动 无功补偿在 钢厂 等特 较多

是在电网中 配置较少 百兆乏级 STATC O M 装置 开始 投入应用, 但运 ; AVC 系统技术

的投 使用, 开启 了无功电 压调 控的 新阶段 从运 值班人员人 调整 、V Q C 就 控制等 传统 控制方

的自动 环控制 阶段 由于 电网规模 性复杂 、发展 速度快 而不 ,当 电网的无

功电 压调 遭遇 多困难

(1)不 同地区 、不 电网的 负荷 性差别很大 ,网 的无功 损耗

,而 负荷 峰谷 差大 地区 ,无功容 性随时 间呈 剧烈 化。 对电网无功电 压调节

高要

(2)无功 资源 在电网 在不 均匀 ,当电 同时 ,无功 频繁 损耗也大 。主要

现在 220kV 及以下电网 无功分 ,而 500kV 及以 电网无功 出线 结构 ,导

500kV 电网需 220kV 下 送大 量无功。

(3) 由于 220kV 无功 支撑 ,加 无功电 负荷 同区 、不 的电

压调 难度 。有 抽头 在高 安装 ,导 和低 则电 压调节被 能产生电

制效果的 冲突

(4) 着电网 负荷增长 逐年上 升, 系统 本网电 持续 ,进一

加重无功 损耗 ,主网电 质量有进一 化的 趋势

(5)电网电 压稳定 问题日 益突出 ,在 “西 东送” 线路 发生 如直流线路

交流线路断线 或者 直流落 近区 发生 路故 引起 电网 线

应电动 机负荷 控制特 的作用下, 甚至 会出 现电 压失稳 并引发 较大

面积 电问题,后果十分 重。 AVC 系统调 控与其 控制 应分析工

(6)有 些变 无功补偿 配置欠 合理 装置 容量、 数、 质等无 法欠 科学 。重

载区 对容 无功补偿 量的要 高, 载区 则要 求更多 感性 无功补偿, 按照 设计规程进行

虑站 控实 能无 同区 控需 同时单 无功补偿容量偏

小也 影响 控目标的实现。

(7)AVC 系统 与 v Q c 系统 等现 合有 管 V Q C 系统 保证 电网电

质量方 取得 丰富 验, V Q C 系统 保证 电网 的电 无功优化和 更好地 实现

降耗 ; AVC 系统正 在实用化过程中, 控制目标的不 及电网中无功 资源 控制

难度大 ,在 两者 期, 调配 制需进

(8)需进一 地调 。无功自下而 的平 和电 而下的控制,

优化, 确保 系统 压调 安全 、无功 潮流 优化分

体上 由于 电网的无功分 分实现有 的就 ,在 地上 电网及不

地区 电网之 很多 题为合理解决 控问题实现目标电 控制,需要在无功

配置上满足 峰谷 时段 的无功需 ,在 略上 通过, 合发 控能 ,在目标控制

优化 满足 个调 控主 的需 果以 个配 合方 得到 满足 能导 电网的实

功电 压调 控能 法满足调 控需 电网、 电网之 无功的不合理 动, 大地 影响

了电网的无功电 压调 平, 给系统 安全稳定带来 隐患 甚至 能导 崩溃 事故

1.2.5 无功功率规划原则

无功功率规划原则分 两种

(1) 原则进行补偿。

使 负载 对无功电 的需要能够得到 满足 ,使电 范围内 行, 确保 力系统安全可靠

是并 电容补偿应达到的最基本目标。 果电 出线 于或 20kV,则通 常情况 下, 线

应控制在 分之十以 以, 各级 电网 送受 分之十 左右 的电 压降 输送

功电 力大小 线路压降 正比 压降越大 输送 无功电 越多 。为 分发 发电 无功容量的作

用,在电 压所 允许 的偏 范围内 进行无功补偿,以 便 使 线路 能够 更多地 无功电 力传输给受 。电

原则 用的电 力系统 经济 补偿原则实 ,无功补偿量 系统 。基 于此 原则实 ,电网

中无功 频繁 距离 ,导 致系统 有功 损耗增多

(2) 经济 原则进行补偿。

当电 力系统配置 的无功补偿设 ,管理 平不错的 下,在并 无功补偿 按照

原则进行补偿。 经济 原则 就是就 原则, 的主要目标是 低电网有功 损耗 ,实现

年度 成本最低。 500kV 站看 成一 个供 ,35 ~ 220kV 站看 成一 衡单位

成平 衡区 ,基 于经济 原则进行补偿以 避免 地区 现无功电 频繁 动的 情况 。对

总页数:23
提示:下载前请核对题目。客服微信:diandahome
下载的文档都包含参考答案
特别声明:以上内容(如有图片或文件亦包括在内)为“电大之家”用户上传并发布,仅代表该用户观点,本平台仅提供信息发布。