无功补偿SVC和FC区别调速系统.docx

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无功补偿SVC和FC区别调速系统

无功补偿装置简介

编制单位：

鞍山荣信电力电子股份有限公司

2004年9月9日

1.无功冲击对电网和负荷的影响

煤矿负荷多为交流传动设备。

且有部分设备如主、副井的铰车，采用交-交变频调速设备或直流调速设备。

铰车属重载起动，无功冲击较大，并伴随大量整数倍和非整数倍的谐波电流产生，功率因数低，给电网供电产生如下问题：

1.1无功冲击产生的不良影响

1）使供电母线的电压产生波动，降低机电设备的运行效率。

供电母线电压产生波动时，将使用户的异步电机类负荷转矩随之变化，输入负荷的有功功率下降，影响生产和设备的出力。

2）绞车的快速无功冲击引起母线电压剧烈波动，严重时影响自动化装置的正常工作，闪变对人眼造成刺激，增加疲劳，甚至危及人身安全。

3）大量无功使系统功率因数较低，浪费大量能源。

1.2谐波电流对电气设备的危害

1）谐波对旋转电机的影响

谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压。

2）谐波对供电变压器的影响

谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降影响绝缘寿命。

3）谐波对变流装置的影响

交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。

4）谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器，

将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。

5）谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。

6）谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。

谐波及无功冲击导致的电压波动。

严重影响用户本身及电网用电设备的安全运行，降低了供电电网的电能质量。

特别是电压波动超标，引起供电系统电能质量的变化将会对其他动力负荷产生严重影响，甚至造成其不能正常工作。

必须按电能质量有关标准的规定，应采取综合治理措施。

二.固定电容补偿

2.1固定无功补偿方案是补偿无功功率的常规方法。

装置具有结构简单、经济方便等优点，其补偿无功的容量是设计根据计算的平均负荷大小而确定的，是一个不可调的固定量，通常由电抗器和电容器串联组成，其功能主要是补偿负荷产生的感性无功。

一般采用机械开关控制电容器的投切，投切时的冲击电流和操作过电压大，易发生谐振，因此不能频繁投切。

2.2固定无功补偿方案不能抑制谐波和电压波动。

三.静态无功补偿（FC）

3.1静态无功补偿（FC）的功能是补偿无功，提高功率因数及滤除谐波，由于FC的补偿容量是固定的，一般适合负荷相对比较稳定的场合。

但对于负荷波动比较大的场合，补偿就很不理想。

在煤矿负荷较小时，造成过补，大量无功倒送，由于电业部门对无功的计量是“反转正计”，所以过补造成功率因数降低，在负荷较重时，补偿容量又不够，目前国内，由于FC的设计容量往往偏大，造成FC不能投运或只部分投运的情况不少。

3.2由于FC的补偿容量固定，当系统无功变化时，不能跟随调节，所以FC不能克服电压波动。

3.3由于FC的滤波通道是按系统谐波电流发生量设置的，当不能全部投入时，必然切去其中某次滤波通道，对于切去的滤波通道相对应的谐波电流不能很好的滤除，而且频繁的投切滤波器容易形成系统振荡。

四.动态无功功率补偿装置（SVC）

4.1晶闸管相控电抗器（TCR）型动态无功补偿技术是通过控制晶闸管的导通角来无级调节与负荷并联的电抗器的电流从而控制其感性无功的变化，它与固定电容器补偿相结合，可以实时补偿负荷的变化的感性无功（一般采用高压直挂式）。

晶闸管相控电抗器（TCR）型动态无功补偿技术是目前最先进的一种补偿技术，技术含量高，过去以进口产品居多，导致设备造价昂贵，同时由于普遍采用的水冷系统复杂而且可靠性差。

近年来，随着国内需求的高涨，在国家的大力支持下，国内TCR型动补已逐步实现了国产化，极大地降低了TCR型动补的生产成本；同时，热管自冷技术已经成功地应用于大功率晶闸管的散热中，实现了动补的免维护运行，提高了系统可靠性。

另外，近几年冶金系统和电气化铁路牵引变电所的大量成功应用也为动补的应用提供了宝贵的经验，因此，煤矿系统采用TCR型动补装置来进行无功补偿已成为一种比较切实可行的方案。

4.2FC+TCR方案性能分析

1、补偿方案

晶闸管相控电抗器（TCR）型动态无功补偿方式。

根据其补偿原理该设备由TCR（并联可调电抗器）+FC（补偿电容）两部分组成（如下图）。

其中TCR由控制器、晶闸管功率阀组、补偿电抗器组成，通过晶闸管调整电抗器的电流，从而使TCR回路产生可变感性负载；FC回路由电容器和滤波电抗器组成，向系统提供恒定容性无功功率，兼有滤除谐波的作用。

根据恒无功功率理论，FC部分产生恒定的容性无功QC；TCR部分产生连续可变的感性无功QTCR，则进线变压器提供的无功QN为：

QN=QV-QC+QTCR。

因此，调节QTCR就可达到使QN≤某一给出值（常数），甚至可使QN=0，即从理论上使功率因数达到1。

补偿效果好坏的关键是准确控制晶闸管的触发角，得到所需的流过补偿电抗器的电流。

2、TCR系统原理

（1）TCR系统基本原理

TCR基本原理如下图，控制晶闸管（TH1、TH2）的触发角，使电流I随触发角不同而变化，从而使补偿电抗器产生连续可变的感性无功。

TCR原理图

（2）TCR系统基本组成

TCR系统基本组成：

控制器、功率阀组、相控电抗器等（见下图）。

TCR系统基本组成

1）控制器作用：

①检测电网无功，进行控制运算，形成触发脉冲，触发可控硅，进行补偿。

②检查系统状态,完成各类保护功能。

2）功率阀组作用：

由可控硅、散热组件、触发脉冲隔离、击穿检测信号回送及阻容吸收等组成，可控硅接受触发信号，改变导通角度，流过相应大小电流。

3）相控电抗器作用：

被控对象，由功率阀组控制的电流通过，产生连续可变的感性无功QTCR。

4.3装置特点和优点：

（1）可解决供电系统的功率因数补偿、电压波动抑制、谐波治理等问题。

（2）装置可平滑调节无功的输出。

（3）动态补偿调节时，设备动作响应时间＜10ms。

（4）装置在高压侧直接挂网，不需降压设备，故自身损耗小。

（5）在功率晶闸管的散热中成功地应用热管自冷技术，实现免维护运行，提高了系统可靠性。

表1SVC和FC及电容补偿的比较

类型

电容补偿

FC

TCR+FC

无功功率控制

分级

分级

连续

灵活性

差

差

非常好

谐波性能

无

好

好

三相平衡能力

无

无

好

限制电压波动

无

无

很好

闪变改善状况

无

无

很好

五.公司简介

鞍山荣信电力电子股份有限公司是专业从事高压电网动态无功功率补偿装置（SVC）的设备制造、系统设计及研究开发的高新技术企业，是规范化的股份制企业，总资产8755万元，注册资本3420万元。

公司座落于国家高新技术产业开发区——辽宁省鞍山经济开发区，占地面积14000m2，建筑面积6700m2。

现有员工162人，其中技术人员138人，其中高级技术人员27人，中、初级技术人员111人，外国专家常驻专家3人及2个研发机构。

公司拥有国内唯一一座具有国际先进水平的SVC高压全载试验中心，具备完善的生产、检测、试验、调试、系统仿真及设计手段。

经多年来四十几套装置的设计、制造、安装调试及投运，锻炼出了一支技术精湛、现场经验丰富的研发、设计、生产制造、试验、安装调试及售后服务队伍。

企业于2000年通过了瑞士SGS审核的ISO9001国际质量管理体系认证。

公司主导产品——TCR（晶闸管相控电抗器）型高压动态无功功率补偿装置（SVC）各项技术指标达到国际先进水平，性能价格比明显优于同类进口产品，已开始全面替代进口，产品陆续成功地应用于鞍钢、武钢、宝钢、首钢、本钢、重钢、苏钢、沙钢、兴澄特钢、济钢、鞍山一轧、昆钢、吉林建龙、遵化建龙钢厂、攀枝花新钢钒、淮钢、武进钢厂、广西柳钢、凌钢、乌鲁木齐矿务局、海口秀英110KV变电站、国华电力、包兰线电气化铁路、昆明铁路局电气化牵引变电所、上海五钢、新疆哈密煤业、湖南华菱钢厂、渝西钢厂、四川川威钢厂、南京港联等大中型冶金企业、煤炭系统变电所、电铁牵引变电站、电厂及供电系统区域变电站等，为用户解决了困扰企业生产多年的难题。

1997年我公司生产的SVC装置成功地应用于武钢、鞍钢及鞍山一轧，同年通过了省级鉴定，1998年，国家发展计划委员会为加快中国在SVC领域的产业化和国际化进程，立专项在本公司建立了国内第一条SVC重点工业性试验示范生产线（现名为：

国家高技术产业化示范工程），2000年建成了具有国际先进水平的SVC装置高压全载实验中心。

该中心具有先进的试验、测试能力，能对35KV、10KV、6KV不同电压等级、不同容量的补偿装置进行全载试验及出厂前运行考核。

2001年9月荣信生产的SVC被国家科技部列为国家级重点新产品。

2002年SVC已实施项目居国内首位，SVC项目被国家经贸委列为重大技术装备创新研制项目。

本公司拥有14项SVC的专利技术，特别是热管自冷技术从根本上解决了SVC传统冷却方式（水冷或风冷）本身固有的技术缺陷，完全做到了冷却系统免维护。

本公司集各方之所长，技术力量雄厚，具有全方位研究与设计能力，并与国内外著名研究机构及电气公司有着紧密的学术联系和技术合作，我们愿与用户一道以先进的技术、优质的产品，完善的服务，为洁净电网做出贡献。

荣信公司的国家立项和国内外合作

国家立项

SVC——国家引智计划1995年至今国家外国专家局SVC——国家高技术产业化示范工程1998年国家计委

SVC——国家级重点新产品计划2001年国家科技部

SVC——国家总理基金项目2002年国家外国专家局SVC——国家重大技术装备国产化项目2002年国家经贸委

RXPE已成为国内SVC制造业的生产基地，超过五十套SVC装置及近三十套FC装置，

已经或正在提供给国内各钢铁、煤炭、电力及电气化铁道部门，总装机容量已超

过2200Mvar，其中很多是以工程总包交钥匙的方式提供的。

六.荣信公司优势及其生产的动补的技术特点

荣信公司在动补领域，应用业绩最多，技术最成熟可靠，是替代进口的主力军。

一.公司优势：

✧是中国最大的动补装置制造商,是中国动补装置设计及安装容量最多的生产基地；

✧是中国唯一通过ISO9001（瑞士SGS认证的ISO9001）专业认证的动补装置的生产企业；

✧建有具有国际先进水平的、国内唯一的动补装置高压全载试验中心，确保动补装置的的可靠性，并缩短了现场调试时间；

✧目前已运行和在建的动补装置项目在国内同行业中遥遥领先，有丰富的工程经验，已成功实施了多个动补装置交钥匙工程；

✧是国家发展计划委员会为加快中国在动补领域的国产化和国际化进程，替代进口，立专项资金建设的国家高技术产业化示范工程,并于2002年被国家经贸委列入重大装备国产化专项，荣信公司生产的动补装置产品被列为国家级新产品；

✧动补装置已做到了标准化生产，有完善的备品备件库，可随时方便、快捷地为用户提供专业的售后服务，并可使用户做到备件零库存，降低用户运行成本；

✧是国家引进外国智力重点企业，聘有多名外国权威技术专家驻华工作。

✧是国内制造周期、现场调试时间最短的动补装置生产企业；

✧已完成50多套SVC项目，对SVC系统设计经验丰富，可提供用户提供最佳方案。

SVC采用全数字控制系统，大量的工程经验，可确保系统的安全、可靠性。

二.技术特点：

✧本项目设计选用成熟、可靠、先进、实用的TCR型动态无功补偿装置，全数字控制系统，主要元器件选用国外著名公司的进口产品，主可控阀采用萨兰斯克公司或ABB公司进口元件,因其压降小，热阻小,最适合于动补装置的长期可靠运行,阻容吸收采用德国ELECTRONICON公司产品、光纤采用美国HP公司产品。

✧冷却系统采用热管自冷散热装置，克服了水冷系统易漏水和结露造成设备损坏及纯水维护困难等问题，使动补设备做到了免维护。

荣信公司这种技术受国家专利保护。

✧控制柜采用德国威图柜体，抗干扰能力强，控制系统响应时间快，可靠性高。

✧控制系统采用全数字控制系统，人机界面友好，方便用户使用和维护。

✧我公司具有全国唯一的动补全载试验中心，设备出厂前可进行72小时全载试验，保证设备运行的可靠性，大大缩短了现场调试时间。

✧产品质量贯彻ISO9001质量保证体系，所有元器件经严格筛选，所有电路板做高温和低温48小时、通工作电流老化试验。

✧晶闸管触发装置采用光电触发，具有较强的抗干扰能力。

✧全数字控制系统响应时间短，真正做到分相调节，有效解决三相负荷不平衡产生的电网负序电流的问题。