无功补偿技术的发展及其应用研究.doc

提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询编号（学号）：13894049毕 业 设 计 （ 2013届本科）题 目： 无功补偿技术的发展及其应用研究 学 院： 信息与电气工程学院 专 业: 电气工程及其自动化专业 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013年 06月 13 日毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目无功补偿技术的发展及其应用研究下发任务日期2013.03.01学生姓名张 晟指导教师栗庆吉 讲师一. 论文（设计）主要内容本文研究的是电力系统无功补偿技术的发展以及在现代工业领域的应用。随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。为了做好降损节能，改善电能质量，提高电气设备的有功出力，使电气设备在最佳经济状态下运行，无功功率补偿工作势在必行。本文揭示无功功率补偿发展根本并介绍无功功率补偿的应用，意在突出无功补偿技术与现代科技发展的有机结合。二.论文（设计）的基本要求1.有关资料的收集：要求尽量收集第一手资料，资料要真实、可靠、有代表性。2 资料的整理与分析：要求条理清晰，数据分析详尽。3 查阅相关文献：要求贴近主题，有参考价值。4 认真撰写论文，字数在10000字以上。三.论文（设计）工作进度安排阶段论文（设计）各阶段名称日期1现场观察无功补偿装置2013. 3. 22013. 3.102参数进行分析与处理2013.3.112013.3.203查阅相关文献2013.3.212013.4.104撰写论文初稿2013.4.112013. 5.215论文修改2013. 5. 212013. 6.26论文完成2013. 6.3备注：四.应收集的资料及主要参考文献（指导教师指定）1、无功补偿装置发展历程文献2、无功补偿技术在现代工业生产中应用的文献 电力系统无功补偿技术发展现状 轧钢用静止无功补偿装置控制器的研制 轧机谐波无功补偿改造方案的应用 钢铁企业无功补偿装置发展趋势说明：此任务由指导教师填写一式两份，一份发给学生，一份发给指导教师留存。沈阳农业大学毕业论文（设计）选题审批表选题名称无功补偿技术的发展及其应用的研究题目来源自拟学号13894049姓名张晟专业电气工程及其自动化指导教师栗庆吉职称讲师研 究内 容本文研究的是电力系统无功补偿技术的发展以及在现代工业领域的应用。随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。为了做好降损节能，改善电能质量，提高电气设备的有功出力，使电气设备在最佳经济状态下运行，无功功率补偿工作势在必行。本文揭示无功功率补偿发展根本并介绍无功功率补偿的应用技术与现代工业有机结合。研 究计 划1.在实用电力网及工业领域观察无功补偿设备工作方式2.通过计算将电力系统中各参数进行分析与处理3.通过各种渠道查阅相关的文献和资料4.根据已有的材料和数据进行撰写论文初稿5.上交论文，经导师指导修改论文6.论文完成特 色论文中既有数据合理化分析又有多元件参数共同运用统筹实例，理论依据充实，对电力网无功补偿技术发展的研究有一定依据，总结经验与发展展望结合、共存。指 导 教 师 意 见教 研 室 意 见学 院 意 见毕业论文（设计）指导记录学生姓名张晟专业电气工程及其自动化指导教师姓名栗庆吉职称讲师本年度指导毕业生人数6论文（设计）题目无功补偿技术的发展及其应用的研究时间地点指导内容1、2012. 10. 2至2013. 3.102、2013.3.11至2013.3.203、2013.3.21至2013.4.104、2013.4.11至2013. 5.215、2013.5.22至2013. 6.26、2013. 6.3校外变电站及工业生产现场学院实验室校图书馆网上指导学院317教室电子教研室在实用电力网变电站及工业生产中观察无功补偿技术的运行与应用通过计算将电力系统中各参数进行分析与处理通过各种渠道查阅相关的文献和资料根据已有的材料和数据进行撰写论文初稿上交论文，经导师指导修改论文论文完成学生签字：年 月 日 指导教师签字：年 月 日教研室主任签字：年 月 日沈阳农业大学毕业论文（设计）考核表论文题目：无功补偿技术的发展及其应用的研究姓名：张晟 学号： 13894049 专业：电气工程及其自动化专业指导教师评语：指导教师（签字）： 年 月 日评阅人评审意见： 评阅人（签字）： 年 月 日成绩： 答辩委员会意见：主任委员（签字）： 年 月 日注：答辩委员会意见除填写简要评语、给出成绩外，还要提出是否授予学位的建议。目 录摘 要1Abstract2前言31 无功补偿的概述31.1 电力系统的可靠性与经济性31.2 无功补偿及无功损耗的产生51.3 采用无功补偿的必要性和优势72 无功补偿技术的发展历程及现状92.1无功补偿原理92.2 无功补偿装置的发展历程92.3 无功补偿分类介绍及经济性分析103 无功补偿技术在现代工业中的应用及案例分析153.1 电容器在电气化铁道中的应用153.1.1 我国电气化铁道的发展和供电现状分析153.1.2.1 工作原理分析分析163.1.2.2 电气化铁道专用台架式163.1.3 电气化铁道的串联电容补偿装置173.2 SVC在钢铁企业中的应用及案例分析173.2.1 SVC+FC在莱钢1500mm热轧中的应用分析183.2.1.1 SVC+FC的补偿原理183.2.2 冶金企业中静止无功动态补偿装置的应用203.2.2.1 电弧炉用静补装置及其容量的选择方法213.2.2.2 关于30t超高功率电弧炉短路容量及所需静补偿容量的设定24结论26参考文献27致 谢28沈阳农业大学学士学位论文摘 要电力网的平稳经济的运行对于用户的日常生活，企业工商业的正常运行及高科技领域的健康发展意义重大。为了做好降损节能，改善电能质量，提高电气设备的有功出力，使电气设备在最佳经济状态下运行，无功功率补偿工作势在必行本文用辩证的的手法讨论了电力系统经济性和用电安全可靠性在不同领域的侧重点。从本质上介绍了无功功率的产生，从公式讨论无功功率在电网中运行时是如何产生压降和线路上的功率损耗。介绍了无功补偿装置的发展，从最初的同步调相机、电容器到现在最先进的无功静止发生器，分类阐述了企业和配电网的无功补偿方式并在最后介绍了现代工业中的无功补偿方面的应用，又在最后进行了关于30t电弧炉无功补偿容量的设计。本文以电网运行的一对根本问题经济性与可靠性的视角，分析无功功率补偿的原理为出发点和着力点。揭示无功功率补偿发展根本。本文以无功功率补偿装置的发展为脉络，发展无功补偿技术的前世今生。全方位，宽领域，多层次的介绍无功功率补偿的应用，意在突出无功补偿技术与现代科技发展的有机结合。关键词：无功功率补偿;无功补偿装置;经济性;可靠性AbstractSteady economic power network operation is great significance. for users with daily life, normal operation and high-tech fields of industrial and commercial enterprises healthy development. In order to do a good job loss reduction and energy conservation, improving the quality of electric energy and the active power output of electrical equipment, electrical equipment running in the best economic state the wattles of power compensation must be imperative.In this paper, by means of dialectical discussion of the economy of the power system and the emphasis of electrical safety in different fields that reactive power are introduced from nature, from the formula discussed without reactive power in the power grid to run is how to generate the power loss of pressure drop and on the line. Introducing the development of the wattless compensation device, the synchronous condenser, capacitor initially to now the most advanced wattless static generator, and the classification describes enterprise and distribution network wattless power compensation way and in the end the paper briefly introduces the application of modern industrial wattless power compensation.In this paper, a fundamental question of the economy and reliability of power grid operation perspective, regard analysis of the principle of wattless power compensation as the starting point and focus. To reveal the wattless power compensation basic development .we are comparing with the development of wattless power compensation device context, preexistence of wattless compensation technique development. All-around, wide field, multi-tiered applications without reactive power compensation, intended to highlight the organic combination of wattless power compensation technology and the development of modern science and technology.Keywords:：Wattless power compensation Wattless power compensation device economy, reliability前言 随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。电力系统是一种特定的环境，由于其自身的运行规律，公用电网出现无功功率给电网运行的本身带来麻烦和制约，加上现代化的技术不断发展，近年来，随着冶金，电气化铁道的飞速发展，诸多具有冲击性负荷的电弧钢炉，轧钢机等不断投入电网，导致电网功率因数下降，波形畸变，电压波动，谐波干扰等公害。因此无功功率补偿的发展和应用备受关注。无功补偿技术的发展历程不仅仅反映电网供电技术的完善更与国民经济建设休戚相关。1 无功补偿的概述1.1 电力系统的可靠性与经济性在我们学习和研究电力系统的知识中，在继电保护，架空线路，变电工程设计等一些实际应用的电力学科中，经常会看到速度性，经济性，可靠性，灵敏性，可扩展性（可持续性）等带有“性”字样的属性词组，而其中经济性和可靠性似乎更加突出，它们之间的讨论和斟酌往往决定电力网中的设备的接线方式（星型和V型接线），误差精准级，投切方式，甚至电机机组的及并网情况（冷备用和热备用）从哲学的角度来说，可靠性和经济性是一种对立统一关系，也就是在追求经济性的情况下，我们采取的措施方案往往就要牺牲系统运行的可靠性，当我们选定的方案力求可靠性的时候，那可能我们投入的资金就要往往更多一些，例如 图1-1 无备用接线方式：（a）放线式（b）干线式（c）链式 图1-2 有备用接线 （a）放射式（b）干线式（c）链式（d）环式（5）两端供电网络我们可以清楚的看出，有备用的结线方式所用的输电线路，电源，以及其他电气要比无备用结线多，那么资金投入就会与无备用方案比较起来多，经济性差，但它们的可靠性高，一旦出现故障仍能保持可持续供电。因此在电力系统运行的研究过程中，我们不断的追求既可靠又经济的方案，例如在电缆及部分变压器的末端加分裂电抗器来平衡短路电流所带来的影响，这种电抗器虽然基本结构简单却能有效的起到限流的作用，不失为既经济又可靠。 图1-3 分裂电抗器的接线图和运行方式 （a）正常运行情况；（b）d1点短路；（c）d2点短路 然而并不是所有方案都能满足既经济又可靠这一层面，因此在特定情况下不得不做出取舍。关于这些问题除了要具体问题具体分析，决定作用应该是源于决策者的原则或者说意愿，我们先来看一下关于互感器准确度等级的选择：不得低于所供测量仪表的准确度等级 0.2：用于试验室精密测量（校准级） 0.5：用于计费测量 1：用于盘式仪表和技术上用的电能表（估量） 3，10，B：用于继电保护准确度等级越低要求的误差越小，由此我们似乎可以窥视出在电网操作过程中更注重2,3也就是说是经济层面，而把继电保护这一可靠性层面的代表放在后面，到底是不是这样，我们可以从电力系统运行的承担者的角度来分析。首先，我们来分析一下电力系统或者说是国家电网公司和南方电网公司的实质，不言而喻无论是国家电网公司还是南方电网公司都是企业，作为企业无论是在何种经济体制下都是以赢利为目的，正是基于这种以追逐利益最大化为目的的思路，我们或许可以看到，在供电技术发展的过程中不断追求经济性，然而保障供电安全，电质量，是电力企业存在的意义，或者说是先决条件。可靠性是电力技术发展的根本，而经济性是电力技术不断优化的动力。可靠性是要求，经济性是追求。从无功补偿可以改善电能质量，降低电能损耗，挖掘发电供电设备潜力，无功补偿减少用户电费支出，从以上的几点我们不难可以看出，无功补偿技术发展的关键在于“省”，电力企业在追求经济性的过程中，必须把持“开源节流”，那么将动力系统中的能源利用率提高，开发如核能，太阳能，风能发电称为“开源”的话，我们就可以把无功补偿比作成“节流”。这种本质的意义也是无功补偿技术发展过程及应用过程中的研究人员所应该秉承的理念。1.2 无功补偿及无功损耗的产生无功功率这一名词的出现显然与有功功率对应而产生的，有功功率通常被解释为有用功功率，而按照常理对应下来无功功率就要被解释成没有用的功率。其实这是对无功功率和有功功率的误解。有功功率应该被严格的理解成保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式的能量（机械能，电能，热能）的电功率，那么无功功率就是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功功率不做功，但是要保证有功功率的传导必须先满足电网的无功功率。那么我们就不禁会有这样的疑问，既然无功功率不能为我们所用，那么我们为什么不只让有功功率在电网中游动呢，电力系统是一种的特定环境，公用电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但它给电网运行带来了许多麻烦，这种麻烦的起因源于2方面。一方面是电源，发电机是唯一的有功电源，也是最基本的无功电源，从下图 图 1-4发电机运行原理图如上图所示，我们不难发现，图中OB的长度就代表发电机的额定视在功率SN，从而OC=OB，Ob=OB就分别代表发电机的额定无功、无功功率；而b图中，所示横、纵轴分别代表发电机组所发有功、无功功率的平面上的极限，从而可以看出，在通常的发电机运行模式下，除非完全理想的状态在完全以有功功率运行是不可能，因此可以看出无功功率在电源输出端是不可避免。因此在现实条件下是无法得到的，这样从电源端就将S=P+Qj,使得带有无功功率（Q）的潮流流入了电网中。 图 1-5 输电线路的基本模型从上我们可以看出，由于线路自身等效的存在，在功率运输的过程中，会出现各种感性的容性的损耗，转换，这样即便是在电网的首段注入的完全是有功功率，在线路上经过一系列的损耗，到达尾端也必然会出现无功功率。有上述我们可以看出，无功功率是电能产生和运输中，被动出现的功率，它便是一个媒介通过建立一系列的磁电关系是有功功率到达所需要的地方去，合理的利用调配无功功率也可以说得上是为有功功率的传送保驾护航。电力系统是一种特定的环境，公用电网中出现无功功率，是电网本身的运行规律决定的，但它给电网的运行带来了许多麻烦。其中影响最大的有点1）无功功率引起电压末端下降和由于无功功率引起的有功功率损耗。设一专线用户的网络元件等值电路如图1 所示,其中R 和X 分别为电阻和等值电抗, U 和I 表示相电压和相电流。电压降落相量分解如图1-6所示。 图 1-6 电压降落相量分解将横分量省略后，我们得到了一个公式U= （1-1），电压的变化是有P，Q，X，R四个变量共同决定的，如果我们设有功为0的话，那么公式可以写成为 （1-2），那么电压的压降就被证明与Q有关，因此我们可以断定如果电网中注入了大量的无功功率对其末端的电压影响是很大的。 这是潮流的基本表达式，由于电网中出现了感性或者容性的原件，使本来直流运算的I（电流）带有了虚部也使其产生的转角，为了直观的理解引入潮流这一概念，不过它的作用依然和电流是一样的。只不过它是用功率形式体现出来的，I2R （1-3），如果将有功率P省略那么，依然可以看出无功率是运输中有功损耗的一份子。在潮流中S=（1-4），P，Q是数学运算的关系，而在损耗的公式是相加的关系，变成了数字累积的关系，原来“1+1=”现在变成了“1+1=2”，因此用数值上来看出无功功率在线路上的损耗比电压损耗更大。1.3 采用无功补偿的必要性和优势电力系统的三要素分别是频率,电压，波形。频率的波动是由于有功功率引起的，如果无功功率Q在电网中的调配不合理，就使功率因数下降，使有功损耗增多，那么在动力系统不变的条件下，过多的有功损耗会使频率f下降，使电质量下降。通过上节公式的我们可以得到无功功率是电力系统下降的份子。而是波形畸变的罪魁祸首是谐振的产生，而出现谐振的原因是由于频率和无功元件的属性共同作用的。从上段看出，电力系统三要素或多或少都与无功功率的调配有关，因此对于电力系统进行无功补偿是十分重要的，这是保证供电可靠性的必要性的必要举措。补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，提高功率因数后，线损率也下降了。减少设计容量，减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。 1、无功补偿改善电能质量 电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。 由于越靠近线路末端，线路的电抗越大，因此越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。 2、无功补偿降低电能损耗 安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数 由cos提高到cos1，因为PUIcos，负荷电流I与cos成反比，又由于，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cos升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。 3、无功补偿挖掘发供电设备潜力 (1) 在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率P计算如下： P=P1-P=S(cos1-cos) (2) 如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应地减少S计算如下： SS-S1P(1/cos-1/cos1) 可以减少供电设备容量占原容量的百分比为S/S计算如下： S/S=(cos1-cos)/cos1=(1-cos/cos1) (3) 安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功，充分达到铭牌出力。 4、无功补偿减少用户电费支出 (1) 可以避免因功率因数低于规定值而受罚。 (2) 可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。 综上所述，采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国各地区配网和农网很多地方平均功率因数偏低，有降低线损的潜力。通过计算，采用补偿电容器进行合理的补偿一定能取得显著的经济效益。就在无功补偿，成为保持电网高质量运行的主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的发展的一个重大课题，但在对其进行采用和研究过程中不是会面临以下几种难题。无功补偿装置装设不合理，无功不能就地平衡。电磁环网存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理，造成无功 “窜流”现象严重配网无功补偿容量缺乏，造成配电网损耗较大，降低了配电线路和变压器的传输能力。从运行及投资方面看，配变低压无功补偿电容器利用率高，使用灵活、运行经济、设备简单，不需要维护，低压并联补偿电容器可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。调压手段少电网内变电站基本上都采用有载调压变压器，在35 kV电压一般不采用有载调压方式。考虑到一些站两台主变有载分头不匹配、主变额定电压选择不当等问题，调压手段就显得不足。由于上一级变电站缺乏调压手段，造成变电站母线电压偏高，电容器不能正常投入。无功调压设备管理力度不够近几年无功设备管理水平虽较以前有了很大提高，但仍存在对电压无功重视不够的现象。不及时安排投切电容器；变电检修单位未及时处理无功补偿装置缺陷的；各变电站对主变分接头的调节及电容器的投切非常有限。2 无功补偿技术的发展历程及现状2.1无功补偿原理无功补偿的基本原理是把具有容性设备与感性负载相并联能量在这两种负荷间转换以减少电网中的无功功率。对感性负载进行无功补偿的基本原理说明图如图2-l所示。 图 2-1 无功补偿原理示意图 （a）无功补偿前（b）无功补偿后从电流的角度来说，感性阻抗，而容性阻抗（2-1），从而可以看出适当的将它们并联或者串联到一起，可以改变阻抗的虚数分量进而改善电流的质量。2.2 无功补偿装置的发展历程设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。 随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser-SC)。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。 20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator-SVC)所取代，目前有些国家已不再使用同步调相机。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor-SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。 电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了晶闸管的静止无功补偿装置。1978年此类装置投入实际运行。随后，世界各大电气公司都竟相推出了各具特色的系列产品。近10多年来，占据了静止无功补偿装置的主导地位。于是静止无功补偿装置(SVC)成了专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor ontrolled Reactor-TCR)和晶闸管投切电容器(Thyistor Switched Capactor-TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者TCR与固定电容器(Fixed Capacitor-FC)或机械投切电容器(Mechanically Switched Capacitor-MSC)混合使用的装置(即TCR+FC、TCR+MSC)等。随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，一种更为先进的静止型无功补偿装置出现了，这就是采用自换相变流电路的无功补偿，有人称为静止无功发生器(Static Var Generator-SVG)，也有人称其为高级静止无功补偿器(Advanced Static Var Compensator-ASVC)或静止调相器(Static Condenser-STATCON)。最近，日本和美国已分别有数台SVG装置投入实际运行。目前，除对SVC和SVG的无功补偿进一步的探讨外，人们还研究用于动态无功补偿的其他各种形式的静止变流器，包括赌流型自换相桥式电路，交-交变频电路以及交流斩波电路等，直至最近，美国电力研究院还提出统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller-UPFC)。事实上，SVC、SVG和UPEC都是柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System-FACTS)中的器件。所谓柔性交流输电系统，是20世纪80年代以来由美国电力研究院提出的一个崭新概念，其本质就是将高压大功率的电力电子技术应用于电力系统中，以增强对电力系统的控制能力，提高原有电力系统的输电能力。2.3 无功补偿分类介绍及经济性分析早期的无功补偿装置为并联电容器和同步调相机，多在系统的高压侧进行补偿。那为什么后来的无功补偿装置的技术发展都是基于并联电容器而不是同步调相机呢，我们来分类对比一下。同步发电机既是有功功率源，又是最基本的无功功率源。当系统的无功功率比较紧张时，必须充分利用发电机供给无功功率。例如冬季枯水季节时，水库水源不多，水力发电厂不可能按装机容量发出额定设计的有功功率，此时应考虑将水轮发电机降低功率因数运行，使其多发无功功率，将发电机以调相机方式运行。同步调相机相当于空载运行的同步发电机，在过励磁运行时，它可作为无功电源向系统供给感性无功功率，以提高系统电压水平。在欠励磁运行时，它可作为无功功率负荷从系统吸收感性无功功率以适当降低系统电压水平，同步调相机欠励磁运行最大容量一般只有过励磁运行时的容量的50%-60% 。同步调相机一度发挥着重要的作用，被称为传统的无功动态补偿装置。同步调相机容量愈大时，其单位容量设备费用就愈低。因此适用于补偿容量较大的集中补偿方式。然而，由于它是旋转电机，运行维护复杂，响应速度慢，难以满足动态补偿要求。并联电容器是电网中应用最多的一种专用无功补偿装置，它价格便宜，易于安装维护。但是由于电容量固定不能实现系统无功的无级补偿；由于电容器的负电压效应使系统电压下降更大；在系统存在谐波时可能发生并联谐振，放大谐波电流。以上缺点使并联电容器已不能适应电力系统发展的需要。从经济性的角度来说，发电机原本是用来生产有功功率的，由于不能达到理想的状况，以致无功功率产生，发电机的运行时需要消耗其他形式的能源的（水电，火电，核电，风电）而无功功率补偿的目的是为了减少有功损耗，保证电质量，从同步调相机是要消耗能源的，这样就出现了如下的循环那么如果同步调相机损失的能量所产生的有功功率要比无功补偿所节省的有功功率还多的话，那么这个无功补偿就本末倒置了。而并联电容器本身不需要其他形式的能量，并入电网可以说是自发的产生无功功率注入电网中，这样就充分的满足了经济性，于是同步调相机被淘汰而并联电容器得到了不断的进化和持久的使用。无功补偿技术的发展经历了从同步调相机开关投切固定电容器静止无功补偿器(SVC)静止无功发生器(SVG)的过程。基于电容不能无级补偿，为了供电可靠性。通常采用过补偿方式，那么由并联电容产生的过多的无功电流依然会产生影响（2-2）于是并联电抗器出现了。并联电抗器的工作原理和并联电容器的工作原理正好相反，它属于负补偿，常用于补偿线路电容的作用。并联电抗器常用设备是高电压长线路的重要补偿方式，新建变电站的电容器装置中串联电抗器的选择要慎重，不能任意组合，一定要考虑电容器接入出的谐波因素。电容器组容量变化很大时，可选用与电容器同步调整份接头的电抗器或选择串联电抗器混合装设，以便防止电容器组投切实产生的过电压。并联电抗器常用设备是高电压长线路的重要补偿方式。随着研究的进一步深入，静止无功补偿技术进入人们的视线中。静止无功补偿技术是指用静止开关投切电容器或电抗器通过吸收或发出无功电流提高电力系统的功率因数稳定系统电压。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturatedreaclor-一sR)。其拓扑结构图如图2所示，其中Cl为斜坡修正电容，c2为保护电容。饱和电抗器分为自饱和式和可控饱和式。自饱和电抗器利用铁心的饱和特性使无功功率随着端电压的升降而增减。自饱和电抗器的动态响应速度很快，其缺点是铁心。损耗较多，伴有振动和噪声。可控饱和电抗器通过改变控制绕组的电流U来控制铁心的饱和度，从而改变电抗器的电抗进一步改变无功电流的大小。它能够更好的适应母线电压较大的变化，但是振动和噪声仍很大。图 2-2 SR拓扑结构图 总的来说SR装置具有响应速度快的优点并且在一直电压闪变方面比晶闸管相控电抗器装置要好，但是它存在较大的有效材料消耗(约为3kgkVA)哆1电抗器硅钢片长期处于饱和状态，故铁心损耗较大(比并联电容器大2-3倍)，有振动和噪声这些缺点使SR式静止无功补偿装置目前应用较少一般只在超高压输电线路中配合电容器组，起到限制操作过电压及吸收超前无功功率的作用恻。 SVC装置包括晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)，以及这两者的混合装置或者晶闸管控制电抗器与固定电容器或机械投切电容器混合使用的装置。 图 2-3 TCR工作原理图 晶闸管的触发角从90。至180。U连续调节增大触发角，TCR的等效导纳增大从而减小补偿电路中的基波分量电抗器的电路相应地从额定值到零值连续变化，故通过图4 TcR电路原理图调整触发角的大小就可以改变TCR所吸收的无功分量，从而达到无功补偿的目的。单独使用TCR只能吸收感性无功功率因此常常与固定电容器(FC)并联使用m1二者配合使用时被称为TCR+FC型SVC。这种结构的无功补偿装置反映时间快，约为1020ms，运行可靠，可分相调节无功控制技术成熟，使用范围广价格较便宜同时固定电容器可串联上较小的调谐电抗器可兼做滤波器，以吸收TCR产生的谐波电流，这种类型的无功补偿装置在实际应用中最为广泛控制电弧炉产生的电压闪变时，几乎都采用这种形式。晶闸管投切电抗器(TSC) 图 2-4 TSC原理图TSC的电路原理图如图2-4（a）所示，它实际上是断续可调的吸收容性无功功率的补偿装置。其中两个反并联的晶闸管只是起到将电容器并入电网或从电网断开的作用而串联的小电感是用来抑制电容器投入电网使可能造成的冲击电流。在工程实际中，将电容器分成几组(如图2-4（b）所示)，每组都