TCR式SVC与MCR式SVC的区别与比较 - 图文

目录

一、前言............................................................ 3 二、TCR式SVC....................................................... 6

1.TCR式SVC国内外发展现状......................................................................................... 6 2.TCR式SVC的结构及工作原理 .................................................................................... 8

2.1 TCR+FC型SVC的补偿原理 .................................. 8 2.2 单相TCR结构与基本原理................................... 9 2.3 TCR型动态无功补偿装置运行特性分析 ...................... 11 2.4 谐波分析和抑制.......................................... 12 2.5 TCR式SVC主要设备和关键技术 ............................ 14

三、MCR式SVC...................................................... 17

1.MCR式SVC国内外发展现状....................................................................................... 17

1.1 磁控电抗器国外发展情况.................................. 17 1.1.1 25Mvar /110kV磁控电抗器 .............................. 17 1.1.2 180Mvar /330kV磁控电抗器 ............................. 18 1.1.3 60Mvar/500kV单相磁控电抗器 ........................... 19 1.1.4 MCR技术在美国的发展 .................................. 20 1.2 国内磁控电抗器的发展情况................................ 21 2.MCR式SVC的结构及工作原理 .................................................................................. 23

2.1 MCR+FC型SVC的补偿原理 ................................. 23 2.2 MCR的结构与基本原理 .................................... 24 2.2.1 MCR基本工作原理 ...................................... 24 2.2.2.原理接线图............................................ 25 2.2.3.技术特性.............................................. 26 2.3 MCR式SVC主要设备和关键技术 ............................ 28

四、TCR式SVC与MCR式SVC的比较 ................................... 28

1.TSVC型动态无功补偿装置的主要组成 .................................................................. 28 1.1 TSVC型动态无功补偿装置的特点 ....................................................................... 30

1.1.1可靠性低 .............................................. 30

1.1.2基建投资大 ............................................ 30 1.1.3后期维护费用高 ........................................ 30 1.1.4谐波污染大 ............................................ 30 1.1.5电磁污染大 ............................................ 31 1.1.6须专人值守 ............................................ 31 2.MSVC型动态无功补偿装置的主要组成 .................................................................. 31 2.1MSVC型动态无功补偿装置....................................................................................... 31 2.2 MSVC型动态无功补偿装置的特点 ....................................................................... 32

2.2.1可靠性高 .............................................. 32 2.2.2经济性好 .............................................. 32 2.2.3安全性好 .............................................. 32 2.2.4经济优势明显 .......................................... 33

五、针对重庆丰都、南宾站采用MCR和TCR的比较....................... 33

1．项目概况 ....................................................................................................................... 33 2.技术性比较 ..................................................................................................................... 34 3.经济性比较 ..................................................................................................................... 34

3.1采用TCR需要配置设备和基础设施建设的投资 ................ 34 3.2采用MCR需要配置设备的投资 .............................. 34

一、 前言

无功功率指的是交流电路中电压U与电流I存在一相角差时，电流流过容性电抗（XC）或感性电抗（XL）时所形成的功率分量。这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。当功率因数非常低时，无功功率就会变得很大而造成能源的浪费，在这种情况下，必须提高功率因数，对无功进行补偿。无功功率补偿对电力系统具有重要意义，概括起来有：

（1） 维持系统电压基本不变，抑制电压闪变；

（2） 提高供电系统及负载的功率因数，减小功率损耗； （3） 提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率震荡； （4） 提高发电机有功输出能力； （5） 平衡三相的有功功率和无功功率；

因而合理配置无功补偿（包括使用场合、容量设计和采用型式选择）是电力系统规划和设计中一项重要内容。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，而且可以降低有功网损和无功网损，使电力系统能够安全经济运行。

传统的无功补偿装置很多，有同步调相机、并联电容器等。同步调相机（Synchronous Condenser-SC）是专门用来产生无功功率的同步机，在过励磁或欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。由于它是旋转电机，损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，响应速度慢，在很多情况下已经不能满足快速无功功率控制的要求。并联电容器也是无功补偿的传统方法之一，其结构简单，费用低廉。然而，并联电容器不能跟踪在负载无功需求的变化，只能补偿固定无变化的无功功率，且当系统中存在谐波时，还有可能发生并联谐振，导致谐波放大。

除此之外，随着各种用电设备越来越多样化。对三相供电系统来说，除了存在大量的对称负荷外，还有许多不对称负荷，譬如电气化铁路和电弧炉等。三相电压电流不平衡会对电力系统和用户造成一系列的危害，其中主要有：引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运行和正常出力；引起以负序分量为启 动元件的各种保护装置发生误动作（特别是当电网中同时存在谐波时），这对电

网安全运行具有严重威胁；电压不平衡会使半导体变流设备产生附加的非特征谐波电流，而这种设备一般设计上只允许2%的电压不平衡度等。

由于传统无功补偿装置自身的局限性，从20世纪70年代开始逐渐被静止无功功率补偿装置（Static Var Compensator-SVC）所取代。饱和电抗器（Saturated Reactor-SR）属于早期的静止无功补偿装置，其铁心工作在饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在一些非线性电路的特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，故此未能占据静止无功补偿装置的主流。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，使用晶闸管的静止无功补偿装置逐渐取代上述补偿装置成为首选方案。这类静止无功补偿装置没有旋转元件、可靠性高，可以根据电网无功的实时需求连续调节无功功率的输出，从而实现系统无功功率的动态补偿。具有快速响应性，可频繁动作性，以及分相补偿的能力，可应用于大型冲击性、快速周期波动、不平衡以及非线性负荷的动态无功补偿领域，改善电能质量。因此，近十年来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定的增长，已占据了静止无功补偿器的主导地位。

SVC由可控电感支路和固定（或可变）电容器支路并联组成，已经工程实现并大量应用的有以下几种可控电感、电容支路型式：

（1） 自饱和电抗器（Saturated Reactor，SR）

自饱和电抗器，可分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种。它通常应用在控制电压的大幅偏移、缓解电压闪变、在直流输电终端进行无功补偿等领域。商用饱和电抗器的补偿容量已达270Mvar。

（2） 可控硅控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor,TCR）

TCR型补偿器具有反应时间快（10-20ms），无级调节，可以分相调节，平

衡有功，适用范围广等优点，实际应用的比较多，在控制电弧炉负荷产生的闪烁时，大部分都是采用这种型式；但它同时也具有工作时会产生大量谐波，对电网造成二次污染，提高了滤波的难度和成本；维护量大且复杂；价格贵；漏磁大，电磁污染厉害等缺点。

（3） 可控硅投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC） TSC型补偿器由一组并联的电容器组成，每一台电容器都与双向晶闸管串联。这里的晶闸管仅起开关的作用，以替代常规电容器所配置的机械式开关。在

运行时，根据需要补偿电流的大小，决定投入电容的组数。由于电容式是按组投切的，所以会在电网中产生冲击电流。为了实现无功电流尽可能的平滑调节，有两种解决办法：首先可以增加电容的组数，组数越多，级差就越小，但这必然会增加运行成本，如何协调二者的关系，是电网公司应该考虑的问题；其次就是要把握电容器的投切时间。研究表明，最佳的投切时间是晶闸管两端电压为零的时刻，也就是电容器两端电压等于电源电压的时刻。所以TSC一般都是采取过零投切的。

TSC型补偿器的特点是反应快，适用范围广，分相调节装置本身不产生谐波，损耗小；但它只能分级调节，价格较高。10kV以上难以广泛应用，1kV以下使用很广。

（4） 可控硅控制高漏抗变压器（Thyristor Controlled Transformer，TCT）

TCT具有TCR的几乎所有优点。由于TCT变压器一、二次绕组损耗较大，

比TCR的效率低，同时，运行时，噪声较大。研究表明，从补偿器容量和价格等角度进行综合比较，补偿容量在25Mvar以下选用TCT比较经济，在25Mvar以上的补偿容量则不宜采用TCT而应采用TCR。TCT的可控硅采用并联均流可承受大电流，TCR的可控硅则采用串联均压以承受高电压。高漏抗变压器的漏磁大，要加强变压器箱体对漏磁的屏蔽和采用无磁性夹件等技术措施。当电弧炉等三相不平衡负荷以TCT作无功补偿时，如果将TCT的高漏抗变压器做成三相变压器型式，则其铁心必须有两边心柱作为零序磁通的闭合铁心磁路。

（5） 机械开关投切电容-晶闸管控制电抗器型（Mechanically Switched Capacitor + Thyristor Controlled Reactor，MSC+TCR）

在一些要求不高，电容投切不频繁的应用场合，可以采用机械开关代替TSC支路的晶闸管，构成机械开关投切电容-晶闸管控制电抗器型无功补偿装置，有利于降低成本和降低损耗。

（6） 固定电容-晶闸管控制电抗器型（FC+TCR）

FC+TCR型补偿器由TCR和若干组不可控电容器并联而成。通过控制与电抗器串联的双向晶闸管的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。由于该补偿器响应时间快（小于等于一个周波），灵活性大，而且可以连续调节无功输出，同时，可以补偿电网的三相不平衡。所以目前在国

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