動態無功補償裝置結構設計

① 無功補償

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無功補償 無功功率補償裝置在電子供電系統中所承擔的作用是提高電網的功率因數，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網路的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。
一、按投切方式分類:
1. 延時投切方式
延時投切方式即人們熟稱的"靜態"補償方式。這種投切依靠於傳統的接觸器的動作，當然用於投切電容的接觸器專用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時投切的目的在於防止接觸器過於頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振盪，這是很危險的。當電網的負荷呈感性時，如電動機、電焊機等負載，這時電網的電流滯帶後電壓一個角度，當負荷呈容性時，如過量的補償裝置的控制器，這是電網的電流超前於電壓的一個角度，即功率因數超前或滯後是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。
下面就功率因數型舉例說明。當這個物理量滿足要求時，如cosΦ超前且>0.98，滯後且>0.95，在這個范圍內，此時控制器沒有控制信號發出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿足要求時，如cosΦ滯後且<0.95，那麼將一組電容器投入，並繼續監測cosΦ如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時，那麼控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s，而這套補償裝置有十路電容器組，那麼全部投入的時間就為30分鍾，切除也這樣。在這段時間內無功損失補只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很短，或沒有設定延時時間，就可能會出現這樣的情況。當控制器監測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時電網可能已是容性負載即過補償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復始，形成震盪，導致系統崩潰。是否能形成振盪與負載的性質有密切關系，所以說這個參數需要根據現場情況整定，要在保證系統安全的情況下，再考慮補償效果。
2. 瞬時投切方式
瞬時投切方式即人們熟稱的"動態"補償方式，應該說它是半導體電力器件與數字技術綜合的技術結晶，實際就是一套快速隨動系統，控制器一般能在半個周波至1個周波內完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經發出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個全部動作，這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現的。動態補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景。現在很多開關行業廠都試圖生產、製造這類裝置且有的生產廠已經生產出很不錯的裝置。當然與國外同類產品相比從性能上、元器件的質量、產品結構上還有一定的差距。
動態補償的線路方式
(1)LC串接法原理如圖1所示
這種方式採用電感與電容的串聯接法，調節電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環使用時，可做到無差調節，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優點，應該是非常理想的補償裝置了。但由於要求選用的電感量值大，要在很大的動態范圍內調節，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術的原因，這項技術到目前來說還沒有被廣泛採用或使用者很少。
(2)採用電力半導體器件作為電容器組的投切開關，較常採用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線方式採用2組開關，另一相直接接電網省去一組開關，有很多優越性。
作為補償裝置所採用的半導體器件一般都採用晶閘管，其優點是選材方便，電路成熟又很經濟。其不足之處是元件本身不能快速關斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問題，作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。動態補償的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態響應時間，准確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。
當控制器採集到需要補償的信號發出一個指令（投入一組或多組電容器的指令），此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通，相應的電容器組也就並人線路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導體器件應該是無涌流投切。當控制指令撤消時，觸發脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關斷。關斷後的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。
元器件可以選單項晶閘管反並聯或是雙向晶閘管，也可選適合容性負載的固態接觸器，這樣可以省去過零觸發的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。
3.混合投切方式
實際上就是靜態與動態補償的混合，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優勢互補，但就其控制技術，目前還見到完善的控制軟體，該方式用於通常的網路如工礦、小區、域網改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可採用分相補償方式，可以解決由於線路三相不平行造成的損失。
4. 在無功功率補償裝置的應用方面，選擇那一種補償方式，還要依電網的狀況而定，首先對所補償的線路要有所了解，對於負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動機的線路採用動態補償，節能效果明顯。對於負荷相對平穩的線路應採用靜態補償方式，也可使用動態補償裝置。一般電焊工作時間均在幾秒鍾以上，電動機啟動也在幾秒鍾以上，而動態補償的響應時間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鍾之內是一個相對的穩態過程，動態補償裝置能完成這個過程。
二、無功功率補償控制器
無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統，采樣、運算、發出投切信號，參數設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。十幾年來經歷了由分立元件--集成線路--單片機--DSP晶元一個快速發展的過程，其功能也愈加完善。就國內的總體狀況，由於市場的需求量很大，生產廠家也愈來愈多，其性能及內在質量差異很大，很多產品名不符實，在選用時需認真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內生產的控制器其名稱均為"XXX無功功率補償控制器"，名稱里出現的"無功功率"的含義不是這台控制器的采樣物理量。采樣物理量取決於產品的型號，而不是產品的名稱。
1.功率因數型控制器
功率因數用cosΦ表示，它表示有功功率在線路中所佔的比例。當cosΦ=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。
* "延時"整定，投切的延時時間，應在10s-120s范圍內調節 "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大於0-2A 。
* 投入及切除門限整定，其功率因數應能在0.85（滯後）-0.95（超前）范圍內整定。
* 過壓保護設量
* 顯示設置、循環投切等功能
這種采樣方式在運行中既要保證線路系統穩定、無振盪現象出現，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現場視具體情況將參數整定在較好的狀態下工作。即使調整的較好，也無法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負荷時。舉例說明：設定投入門限；cosΦ=0.95（滯後）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現過補償，但cosΦ只要不小於0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。
2. 無功功率（無功電流）型控制器
無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷。一個設計良好的無功型控制器是智能化的，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果，並能對補償裝置進行完善的保護及檢測，這類控制器一般都具有以下功能：
* 四象限操作、自動、手動切換、自識別各路電容器組的功率、根據負載自動調節切換時間、諧波過壓報警及保護、線路諧振報警、過電壓保護、線路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cosΦ、U、I、S、P、Q及頻率。
由以上功能就可以看出其控制功能的完備，由於是無功型的控制器，也就將補償裝置的效果發揮得淋漓盡致。如線路在重負荷時，那怕cosΦ已達到0.99（滯後），只要再投一組電容器不發生過補，也還會再投入一組電容器，使補償效果達到最佳的狀態。採用DSP晶元的控制器，運算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實現。當然，不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內的產品相對於國外的產品還存在一定的差距。
3. 用於動態補償的控制器
對於這種控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一並考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。由於這類控制器也都基於無功型，所以它具備靜態無功型的特點。
目前，國內用於動態補償的控制器，與國外同類產品相比有較大的差距，一是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好；二是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高、造成設備整體投資費用高。另外，相應的國家標准也尚未見到，這方面落後於發展。
三、濾波補償系統
由於現代半導體器件應用愈來愈普遍，功率也更大，但它的負面影響就是產生很大的非正弦電流。使電網的諧波電壓升高，畸變率增大，電網供電質量變壞。
如果供電線路上有較大的諧波電壓，尤其5次以上，這些諧波將被補償裝置放大。電容器組與線路串聯諧振，使線路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設備損壞，再這種情況下補償裝置是不可使用的。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來組成諧波濾波器。濾波器的設計要使在工頻情況下呈容性，以對線路進行無功補償，對於諧波則為感性負載，以吸收部分諧波電流，改善線路的畸變率。增加電抗器後，要考慮電容端電壓升高的問題。
濾波補償裝置即補償了無功損耗又改善了線路質量，雖然成本提高較多，但對於諧波成分較大的線路還是應盡量考慮採用，不能認為裝置一時不出問題就認為沒有問題存在。很多情況下，採用五次、七次、十一次或高通濾波器可以在補償無功功率的同時，對系統中的諧波進行消除。
無功動態補償裝置工作原理與結構特點
無功動態補償裝置由控制器、晶閘管、並聯電容器、電抗器、過零觸發模塊、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率和功率因數，通過微機進行分析，計算出無功功率並與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量並發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入並聯電容器組。
例子:
一、SLTF型低壓無功動態補償裝置：適用於交流50 Hz、額定電壓在660 V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。
基本技術參數及工作環境：
環境溫度：-25oC~+40oC(戶外型)；-5oC~+40oC (戶內型)，最大日平均溫度30oC
海拔高度：1000 m
相對濕度：< 85% (+25oC)
最大降雨：50 mm/10 min
安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度<5%。
技術指標：額定電壓：220 V、380 V(50 Hz)
判斷依據：無功功率、電壓
響應時間：< 20 ms
補償容量：90 kvar~900 kvar
允許誤差：0~10%
二、SHFC型高壓無功自動補償裝置：適用於6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。
基本技術參數及工作環境：
正常工作溫度：-15~+50oC，相對濕度<85%，海拔高度：2000 m
技術指標：額定電壓：6 kV~10 kV
交流電壓取樣：100 V (PT二次線電壓)
交流電流取樣：0~5 A(若 PT 取 10 kV 側二次 A、C 線電壓時，CT 應取 B 相電流)
電壓整定值：6~6.6 kV 10~11 kV 可調
電流互感器變比：200~5000 /5 A 可調
動作間隔時間；1~60 min可調
動作需系統穩定時間：2~10 min可調
功率因數整定：0.8~0.99 可調
技術特徵：電壓優先：按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處於規定范圍。
自動補償：依據無功大小自動投切電容器組，使系統不過壓、不過補、無功損耗始終處於最小的狀態。
記錄監測：可自動或隨時調出監測數據、運行記錄、電壓合格率統計表等 (選配)。
智能控制：在自動發出各動作控制指令之前，首先探詢動作後可能出現的所有超限定值，減少動作次數。
異常報警閉鎖：當電容器控制迴路繼保動作、拒動和控制器失電時發出聲光報警，顯示故障部位和閉鎖出口。
安全防護：手動可退出任一電容器組的自投狀態，控制器自動閉鎖並退出控制。
模糊控制：當系統處於電壓合格範圍的高端且在特定環境時如何實施綜控原則是該系列產品設計的難點。由於現場諸多因素，如配置環境、受電狀況、動作時間、用戶對動作次數的限制等 而引起頻繁動作是用戶最為擔擾的。應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素而使這一「盲區」得到合理解決。
無功補償常出現的問題
1、電容器損壞頻繁。
2、電容器外熔斷器在投切電容器組及運行中常發生熔斷。
3、電容器組經常投入使用率低。
針對以上問題，我們認為有必要進行專題研究，對無功補償設備進行綜合整治，以達到無功補償設備使用化運行，提高電網電壓無功質量和電能合格率。針對上述情況我們分析可能存在的原因如下：
1、電容器損壞主要原因由於在選擇電壓等級時沒有考慮諧波背景的影響，造成所選擇的電壓等級偏低，長期運行電容器將容易損壞。
2、電容器外熔斷器經常發生熔斷，主要是合閘涌流對熔斷器的沖擊或者熔斷器額定電流的選擇偏小造成的，或是不同電抗率組別的電容器組投切順序不當所致。
電容器投入使用率低主要是由於在電容器容量選擇及分配不當造成的。

② 什麼是動態無功補償器

動態無功補償發生裝置，即靜止同步補償器，又名靜止無功發生器。

1、由於其開關器件為IGBT，所以其動態補償效果是早期的同步調相機、電容器和無功補償裝置不能比擬的，無功補償裝置以其較低諧波，較高的效率，較快速的動態響應，成為現代柔性交流輸電系統中的重要設備。

2、該裝置主要用來補償電網中頻繁波動的無功功率，抑制電網閃變和諧波，提高電網的功率因數，改善配電網的供電質量和使用效率，進而降低網路損耗，有利於延長輸電線路的使用壽命。

3、各種無功和諧波補償的設備中，用於抑制諧波、補償無功的方法主要有兩類：一類是裝設諧波無功補償裝置;另一類是對電力電子裝置本身進行改造，使其在實現自身功能的同時不產生諧波，也不消耗無功，或者根據需要對其進行功率因數校正。

(2)動態無功補償裝置結構設計擴展閱讀：

無功補償器功率因數：

功率因數用cosΦ表示，它表示有功功率在線路中所佔的比例。當cosΦ=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。

1、"延時"整定，投切的延時時間，應在10s-120s范圍內調節 "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大於0-2A 。

2、投入及切除門限整定，其功率因數應能在0.85（滯後）-0.95（超前）范圍內整定。

3、過壓保護設量 。

4、顯示設置、循環投切等功能 這種采樣方式在運行中既要保證線路系統穩定、無振盪現象出現，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現場視具體情況將參數整定在較好的狀態下工作。即使調整的較好，也無法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負荷時。

5、舉例說明：設定投入門限；cosΦ=0.95（滯後）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現過補償，但cosΦ只要不小於0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。

③ 動態無功補償裝置由什麼構成

動態無功補償裝置由高壓開關櫃(包括高壓熔斷器、隔離開關、電流互感器、繼電保護、測量和指示部分等)、並聯電容器、串聯電抗器、放電線圈(或者電壓互感器)、氧化鋅避雷器、支柱絕緣子、框架等構成

④ 動態補償裝置的原理是

動態無功補償裝置復的要求是補償容量制動態可調，響應速度快，投切平穩，無沖擊和波形畸變。

動態補償的優點：反應快，補償效果好，特別適用於負載波動劇烈的場合。動態補償通常還有分補功能，可以對不平衡的負載做良好的補償。動態補償的不足：價格高，可靠性還不夠，自身耗能很大。在負載比較穩定的場合沒有優勢。能較好的解決點焊機、行吊。。。。行業的特俗要求。

⑤ 什麼叫動態無功補償

動態無功補償發生裝置，即靜止同步補償器，又名靜止無功發生器。
由於其開關器件為IGBT，所以其動態補償效果是早期的同步調相機、電容器和無功補償裝置不能比擬的，無功補償裝置以其較低諧波，較高的效率，較快速的動態響應，成為現代柔性交流輸電系統中的重要設備。 該裝置主要用來補償電網中頻繁波動的無功功率，抑制電網閃變和諧波，提高電網的功率因數，改善配電網的供電質量和使用效率，進而降低網路損耗，有利於延長輸電線路的使用壽命。
各種無功和諧波補償的設備中，用於抑制諧波、補償無功的方法主要有兩類：一類是裝設諧波無功補償裝置;另一類是對電力電子裝置本身進行改造，使其在實現自身功能的同時不產生諧波，也不消耗無功，或者根據需要對其進行功率因數校正。
配電網無功補償與諧波治理裝置研發成功，並投入批量生產，可帶來較大的社會效益，目前我國配電網中普遍存在著無功補償不足、布置不合理的情況，存在著城鄉電網與區域電網電容器容量倒置現象。10KV電壓等級以上的配電電網用戶無功需求量很大，有效合理的使用無功補償與諧波治理裝置，對配電網中的無功和諧波進行補償，不僅可以達到節能降耗的目的，還可以減少用電裝置的損害及由諧波引起的事故。
傳統的補償諧波和無功電流的另一種方法是裝設無源濾波器，通常由電力電容器、電抗器和電阻器串並聯組合而成，該方法既可補償諧波，又可補償無功功率。目前我國常用的無功調節設備仍為機械式並聯電抗器、投切電容器，這些靜止型調壓手段，因調節不連續、響應速度慢，很難滿足系統運行方式快速變化時的需求。而另一種調壓裝置SVC，響應速度很快，但由於呈恆阻抗特性，使得在電壓低時，無法提供所需的無功支持，因此應付突發事件的能力較弱，並且為了抑制諧波，必須裝設濾波器，佔地面積較大，此外，過多的SVC裝置容易引發系統振盪。相比之下，動態無功補償裝置較為有效的調壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恆定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，並且可從感性到容性全范圍內連續調節。

⑥ SVG與SVC無功補償原理區別

一、工作原理不同

(1)SVC可以被看成是一個動態的無功源。根據接入電網的需求，它可以向電網提供容性無功，也可以吸收電網多餘的感性無功，把電容器組通常是以濾波器組接入電網，就可以向電網提供無功，當電網並不需要太多的無功時，這些多餘的容性無功，就由一個並聯的電抗器來吸收。

電抗器電流是由一個可控硅閥組控制，藉助於對可控硅觸發相角的調整，就可以改變流過電抗器的電流有效值，從而保證SVC在電網接入點的無功量正好能將該點電壓穩定在規定范圍內，起到電網無功補償的作用。

(2)SVG以大功率電壓型逆變器為核心，通過調節逆變器輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制交流側電流的幅值和相位，迅速吸收或發出所需的無功功率，實現快速動態調節無功功率的目的。

二、響應速度

一般SVC的響應速速是20—40ms；而SVG的響應速度不大於5ms，能更好的抑制電壓波動和閃變，在相同的補償容量下，SVG對電壓波動和閃變的補償效果最好。

三、低電壓特性

SVG具有電流源的特性，輸出容量受母線電壓的影響很小。這一優點使SVG用於電壓控制時具有很大的優勢，系統電壓越低，越需要動態無功調節電壓，SVG的低電壓特性好，輸出的無功電流與系統電壓沒有關系，可以看作是一個可控恆定的電流源，系統電壓降低時，仍能輸出額定無功電流，具備很強的過載能力；

而SVC是阻抗型特性，輸出容量受母線電壓的影響很大，系統電壓越低，輸出無功電流的能力成比例降低，不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統電壓無關，而SVC的無功補償能力隨系統電壓的下降線性降低。

四、運行安全性能提高

SVC以可控硅調節電抗加多組電容作為無功補償的主要手段，極容易發生諧振放大現象，導致安全事故，系統電壓波動大時，補償效果受很大影響，運行損耗大；

SVG配套電容器不需要設置濾波器組，不存在諧振放大現象，SVG是有源型補償裝置，是採用可關斷器件IGBT構成的電流源裝置，從而避免了諧振現象，運行安全性能大大提高。

五、諧波特性

SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗，不僅受到系統諧波影響大，而且自身會產生大量的諧波，必須配套採用濾波器組，濾除SVC自身產生的諧波含量；

SVG採用三電平單相橋技術，單相可輸出5電平電壓波形，採用載波移相的脈沖調制方法，不僅受系統諧波影響小，還可以抑制系統的諧波。與SVC相比，SVG採用多重化、多電平或脈寬調節技術等措施後，大大減少了補償電流中的諧波含量。

六、佔地面積

在相同的補償容量下，SVG的佔地面積比SVC的減少1/2到2/3。 由於SVG使用的電抗器和電容器比SVC少，因此大大縮小了裝置的體積和佔地面積；SVC中的電抗器不僅本身體積比較大，而且考慮到相互間的安裝間隔，整體佔地面積較大。

綜上所述，SVG無功補償裝置由於響應速度快、諧波含量少、無功調節能力強等優點，可以大大改善電網的電能質量，目前已成為無功補償技術的發展方向。

拓展資料

SVG是典型的電力電子設備，由三個基本功能模塊構成：檢測模塊、控制運算模塊及補償輸出模塊。

其工作原理為由外部CT檢測系統的電流信息，然後經由控制晶元分析出當前的電流信息、如PF、S、Q等；然後由控制器給出補償的驅動信號，最後由電力電子逆變電路組成的逆變迴路發出補償電流。國際上最先進的SVG產品是STATCOM---動態無功補償裝置。

SVG靜止無功發生器採用可關斷電力電子器件（IGBT）組成自換相橋式電路，經過電抗器並聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流。迅速吸收或者發出所需的無功功率，實現快速動態調節無功的目的。

⑦ 高壓無功補償電容組成及運行模式

高壓無功補償電容組成及運行模式：
高壓無功補償電容組成，一部分為主電路，包括電磁禍合系統、晶閘管投切開關、補償電容器(9路共補電容器和3路分補電容器);另一部分為控制系統，即控制器。該裝置的基本工作原理如下:首先將10 kV等級的電壓、電流信號通過電壓、電流互感器轉化成100 V/5 A等級的電壓、電流，再將100 V /5A等級的電壓、電流送至控制器進行采樣處理，控制器計算出有功功率、無功功率和功率因數等參數，然後根據設定目標值產生投切控制信號，驅動晶閘管投切電容器，在低壓側產生的容性無功功率通過電磁禍合系統禍合到高壓電網側，從而達到高壓無功補償的目的。
與現有10 kV晶閘管動態無功補償系統相比，該裝置的特點是可靠性高.由於高壓側無需採用多個晶閘管的串聯，因此避免了由於晶閘管串聯均壓失敗而導致的事故，使高壓無功補償系統的可靠性達到了低壓無功補償系統的水平。
所設計的高壓動態無功補償裝置控制器選用TMS320系列DSP控制晶元TMS320LF2407A為核心控制器。該晶元專門為實時信號處理而設計，集高速運算處理能力和豐富的片內外設於一身，特別適用於高性能數字控制系統，能夠滿足動態無功補償控制的實時檢測和處理的要求，使控制器具有高精度、高可靠性、功能結構模塊化和低成本等優點。
控制器首先將高壓交流信號轉化為DSP晶元能夠識別的低電壓交流信號;然後將轉換得到的低電壓交流信號送至采樣計算控制電路，採用軟硬體相結合的方法實時同步采樣電壓和電流，並使用快速傅里葉演算法和均方根演算法計算得到基波電壓有效值、基波電流有效值等電量參數，最後分析計算得到應無功補償容性無功功率大小，進而對電容組電容進行投切，實現電網無功功率的動態無功補償。

⑧ svg無功補償器工作原理圖

SVG的基本原理是利用可關斷大功率電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經過電抗器並聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。
圖3:1為SVG的三種運行模式：

SVG並聯於電網中，相當於一個可變的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償系統所需無功功率。由於SVG的響應速度極快，所以又稱為靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator, 簡稱STATCOM）。
一種可靠性更高、基本無諧波污染、體積更小、對環境適應能力更強的動態無功補償裝置SVG將在電力系統動態無功補償，動態調壓，變電站可調低抗、高抗，冶金、電氣化鐵路等場所的動態無功補償等領域發揮積極的作用。
圖3.2給出了SVG的示意圖。（星接）

圖3.2 SVG設備示意圖（星接）
功率單元採用IGBT進行整流，中間採用電容濾波和儲能，輸出側為4隻IGBT組成的H橋，電路結構如下圖3.3所示。

圖3.3功率單元電路結構
在任意時刻，每個單元僅有三種可能的輸出電壓，如果G2和G3導通，從A到B的輸出電壓將為+U，如果G1和G4導通，從A到B的輸出電壓將為-U，如果G1和G3或者G2和G4導通，則從A到B的輸出電壓為0V。通過控制G1、G2、G3、G4 四隻IGBT的導通和關斷狀態，在A、B輸出端子可以得到U的等幅PWM波形。改變PWM波形中正電壓和負電壓的占空比，就改變了功率單元輸出電壓中交流基波的大小。
G5為泄放IGBT，當單元母線電壓超過一定幅值時，G5開通，降低母線電壓，使單元母線電壓正常，使設備能正常運行
上圖說明了如何通過改變G1、G2、G3、G4四隻IGBT的觸發脈沖，實現功率單元變壓變頻輸出的基本原理。功率單元PWM輸出波形為下圖3.4所示。

圖3.4為功率單元PWM輸出

在實際系統中，控制器根據當前需要的輸出電壓和頻率，用處理器產生G1、G2、G3、G4的觸發脈沖，通過光纖傳遞給功率單元。因為功率單元逆變橋同橋臂上下管不能直通，需要考慮適當互鎖時間，從而在每個功率單元的輸出端得到大小和頻率滿足需要的交流基波電壓輸出。
SVG輸出側由每個單元的A、B輸出端子相互串接而成，按照星型接法往電網輸出相應電壓，中性點懸浮。雖然每個功率單元輸出的都是等幅PWM電壓波形，但相互間有確定的相位偏移，通過串聯疊加，可得到正弦階梯狀PWM波形。

圖3.5各單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形（4級）

圖3.6單元輸出電壓及疊加後的相電壓波形（7級）

從以上波形圖看出，SVG提供的輸出電壓正弦度很好。每個功率單元的開關頻率可以較小（以減小器件損耗和發熱），但SVG輸出電壓等效的開關頻率卻很高，僅含少量的極高次諧波，有確定的相位偏移，通過串聯疊加，可得到正弦階梯狀PWM波形。SVG採用這種單元串聯的結構，使SVG設備可以實現單元旁路功能（該功能為選件），當某一個單元出現故障時，通過使功率單元輸出端子並聯的繼電器閉合，將此單元旁路出系統而不影響其他單元的運行。

⑨ 無功功率補償的裝置

除發電機和輸電線外的無功電源主要有：①並聯電容器組是一種靜態的無功補償裝置。用它進行的補償稱為並聯電容補償。②同步調相機；③靜止無功補償器。後兩者屬於動態的無功補償裝置。3種無功補償裝置的性能比較見表。
另外，在遠方水電站和坑口火電廠等的出線母線上，長距離輸電線的兩側線路上，以及長距離輸電線的開關站等地方接有並聯電抗器，也是一種無功補償裝置。用其進行的補償稱為並聯電抗補償。遠方電站出口母線上的並聯電抗器主要是吸收發電機所發的無功功率，以使發電機能運行在合理的功率因數下而又避免無功的長距離輸送。長距輸電級上配置的並聯電抗器，主要是吸收線路空載和輕載時的充電功率，使沿線電壓分布合理並降低工頻穩態和暫態過電壓。
智能電容器集成智能控制模塊、快速投切開關和電容器保護，設計結構精巧，可以靈活配置以滿足用戶對無功補償的需求。智能電容器構成的無功補償系統與常規電容器產品構成的無功補償系統比較見下表1。 常規電容器構成無功補償系統 智能電容器構成無功補償系統 無功補償裝置 常規電容器、熔斷器、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、智能控制器 智能電容器（1台獨立使用或多台聯機使用） 控制方式 自動控制或手動控制 自動控制或手動控制，實現過零投切（自動控制無需配置控制器） 參數測量 測量電壓、電流、無功功率、功率因數 測量電壓、電流、無功功率、功率因數、各台電容器三相電流、電容器體內溫度 狀態監視 電容器投切狀態、過欠補狀態、過欠壓狀態 電容器投切狀態、過欠補狀態、過欠壓狀態、保護動作類型、自診斷故障類型 保護類型 電流速切、過流保護、過壓保護、欠壓保護 電流速切、過流保護、過壓保護、欠壓保護、電容器過溫保護、斷相保護、三相不平衡保護 人機對話 數碼管與按鍵 顯示界面與按鍵、信息內容豐富 安裝使用 元件總類多，數量多，結構復雜 產品結構簡潔，安裝接線簡單方便 系統組成及擴展 產品整體性設計、一次性投資。產品成形後的補償容量調整困難。 產品為模塊化設計，補償容量擴展方便，可實現分期投資。 外形及重量 體積龐大、重量非常大 結構精巧、重量輕。
可以直接安裝在配電櫃內。

⑩ 無功補償的補償

（一）、低壓無功動態補償裝置：
適用於交流50 Hz、額定電壓在660 V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。
基本技術參數及工作環境：
環境溫度：-25oC~+40oC(戶外型)；-5oC~+40oC (戶內型)，最大日平均溫度30oC
海拔高度：1000 m
相對濕度：< 85% (+25oC)
最大降雨：50 mm/10 min
安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度<5%。
技術指標：額定電壓：220 V、380 V(50 Hz)
判斷依據：無功功率、電壓
響應時間：< 20 ms
補償容量：90 kvar~900 kvar
允許誤差：0~10%
（二）、高壓無功自動補償裝置：
適用於6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。
基本技術參數及工作環境：
正常工作溫度：-15~+50oC，相對濕度<85%，海拔高度：2000 m
技術指標：額定電壓：6 kV~10 kV
交流電壓取樣：100 V (PT二次線電壓)
交流電流取樣：0~5 A(若 PT 取 10 kV 側二次 A、C 線電壓時，CT 應取 B 相電流)
電壓整定值：6~6.6 kV 10~11 kV 可調
電流互感器變比：200~5000 /5 A 可調
動作間隔時間；1~60 min可調
動作需系統穩定時間：2~10 min可調
功率因數整定：0.8~0.99 可調
技術特徵：電壓優先：按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處於規定范圍。
自動補償：依據無功大小自動投切電容器組，使系統不過壓、不過補、無功損耗始終處於最小的狀態。
記錄監測：可自動或隨時調出監測數據、運行記錄、電壓合格率統計表等 (選配)。
智能控制：在自動發出各動作控制指令之前，首先探詢動作後可能出現的所有超限定值，減少動作次數。
異常報警閉鎖：當電容器控制迴路繼保動作、拒動和控制器失電時發出聲光報警，顯示故障部位和閉鎖出口。
安全防護：手動可退出任一電容器組的自投狀態，控制器自動閉鎖並退出控制。
模糊控制：當系統處於電壓合格範圍的高端且在特定環境時如何實施綜控原則是該系列產品設計的難點。由於現場諸多因素，如配置環境、受電狀況、動作時間、用戶對動作次數的限制等 而引起頻繁動作是用戶最為擔擾的。應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素而使這一「盲區」得到合理解決。
（三）、低壓無功動態補償裝置
概述
採用大功率晶閘管投切開關，控制器可根據系統電壓，無功功率、兩相准則控制晶閘管開關對多級電容組進行快速投切。晶閘管開關採用過零觸發方式，可實現電容器無涌流無沖擊投入，達到穩定系統電壓，補償電網無功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的。可廣泛應用於電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業及小區配電系統。
裝置結構及主要元件技術性能
1、裝置結構
低壓無功動態補償裝置由控制器、無觸點開關組、並聯電容器組、電抗器、放電裝置及保護迴路組成，整機設計為機電一體化。
2、主要元件技術性能
（1）控制器
低壓無功動態補償裝置控制器為全新數字化設計、軟硬體模塊化、集成度高、電磁兼容、抗干擾能力強，有12個輸出端子，可實現分相、平衡、分相加平衡三種方式補償。適用范圍廣，可滿足不同性質負荷的補償需要。可根據系統電壓、無功功率控制無觸點開關組投切，有手動和自動兩種操作模式，並具有過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能。
（2）無觸點開關組
無觸點開關組是裝置的主要執行元件，由晶閘管開關、散熱器、風扇、溫控開關、過零觸發模塊及阻容吸收迴路構成，一體化設計單組可控最大容量為90kvar，晶閘管開關為進口元件，大功率、安全系數高。
（3）並聯電容器組
選用優質自愈式並聯電容器，可按不同容量靈活編碼組合，投切級數多，大容量補償可一次到位。
基本工作原理
裝置工作時由控制器實時監測系統電壓及無功功率的變化。當系統電壓低於供電標准或無功功率達到所設定電容器組投切門限時，控制器給出投切指令。由過零電路迅速檢測晶閘管兩端電壓（即電容器和系統之間的電壓差），當兩端電壓為零時觸發晶閘管，電容器組實現無涌流投入或無涌流切除。
主要技術參數
1、額定電壓 AC220V/380V±10% 50Hz
2、接線方式 三相四線
3、投切依據 系統電壓及無功功率
4、響應時間 ≤20ms
5、投切延時 0.1～30s（連續可調）
6、投切精度 平均≤+2%
7、補償容量 60kvar～1080kvar
8、投切級數 1～18級
使用環境條件
1、工作環境溫度 -25℃～+45℃
2、空氣相對濕度≤85%
3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上採用高原型）
4、安裝環境 無易燃、易爆、化學腐蝕、水淹及劇烈振動場所
5、安裝方式 戶內屏式，戶外箱式
6、安裝條件 電網中諧波含量符合GB/T14549中0.38kV條款的規定
保護功能
具有過流、過壓、欠壓、溫度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時自動退出運行，送電後自動恢復。
（四）、高壓無功自動補償裝置
概述
適用於6KV、10KV的大中型工礦企業等負荷波動較大、功率因數需經常調節的變電站配電系統。本裝置是根據系統電壓和無功缺額等因素，通過綜合測算，自動投切電容組，以提高電壓質量、改善功率因數及減少線損。本裝置適用於無人值守變電站和諧波電壓、諧波電流滿足國標GB/T14548-93規定允許值的場合。如現場諧波條件超標，可根據情況配備1%-13%的電抗已抗拒諧波進入補償設備。
結構及基本工作原理
高壓無功自動補償裝置，由控制器、高壓真空開關或真空接觸器、高壓電容器組、電抗器、放電線圈、避雷器和一些必要的保護輔助設備組成。數字式高壓無功自動補償控制器是根據九區圖結合模糊控制原理、按電壓優先和負荷無功功率以及投切次數限量等要求決定是否投切電容器組，使母線電壓始終處於標准范圍內，確保不過補最大限度減少損耗。在電壓允許的范圍內依據負荷的無功要求將電容器組一次投切到位。在投入電容器之前預算電壓升高量，如果超標則降低容量投入或不投入。異常情況時控制器發出指令退出所有電容器組，同時發出聲光報警。故障排除後，手動解除報警才能再次投入自動工作方式。
技術特徵
1、電壓優先
按電壓質量要求自動投切電容器，電壓超出最高設定值時，逐步切除電容器組，直到電壓合格為止。電壓低於最低設定值時，在保證不過載的條件下逐步投入電容器組，使母線電壓始終處於規定范圍。
2、無功自動補償功能
在電壓優先原則下，依據負荷無功功率大小自動投切電容器組，使系統始終處於無功損耗最小狀態。
3、智能控制功能
自動發出動作指令前首先探詢動作後可能出現的所有超限定值，減少動作次數。
4、異常報警功能
當電容器控制迴路繼保動作拒動和控制器則自動閉鎖改組電容器的自動控制。
6、模糊控制功能
當系統處於電壓合格範圍的高端且在某特定環境時如何實施綜控原則是該系列產品設計的難點，由於現場諸多因素（如配置環境、受電狀況、動作時間、用戶對動作次數的限制等）而引起的頻繁動作是用戶最為擔憂的，應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素使這一「盲區」得到合理解決。
7、綜合保護功能
每套裝置有開關保護（選配），過壓、失壓、過流（短路）和零序繼電保護、雙星形不平衡保護、熔斷器過流保護、氧化鋅避雷器、接地保護、速斷保護等。
主要技術參數
1、額定電壓（AC） 6KV、10KV
2、系統電壓取樣（AC） 100V（PT二次線電壓）
3、交流電流取樣 0～5A（若PT取10KV側二次A、C相線電壓時，CT應取B相電流）
4、電壓整定值 6～6.6KV 10～11KV可調
5、動作間隔時間 1～60分鍾可調
6、功率因數整定值 0.8～0.99可調
7、電流互感器變化 50～5000/5A可調
8、動作需系統穩定時間 2～10分鍾可調
使用環境
1、環境溫度 -15℃～+45℃
2、相對濕度 ≤85%
3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上採用高原型）
4、周圍介質無爆炸及易燃危險品、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵挨、安裝地點無劇烈振動、無顛簸。
5、供電電源符合國家標准規定，沒有較強的諧波分量。
（五）、提升機專用無功補償
提升機作為大功率、頻繁啟動、周期性沖擊負荷以及採用硅整流裝置對電網造成的無功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網安全，同時也造成提升機過電流、欠電壓等緊停故障的發生，影響了礦井生產。因此對提升機供電系統進行無功動態補償和高次諧波治理，對於提高礦井提升機和電網的安全運行可靠性、提高企業的經濟效益意義巨大。
提升機單機裝機功率大，在礦井總供電負荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產規模的擴大、井筒的加深，要求配套的提升機裝置容量也越來越大，單機容量已達到2000～3000kW，有的甚至達到5400kW，單斗提升裝載量達34t。這么大的負載啟動將對電網造成很大的沖擊電流，無功電流成分較大，功率因數較低。所以大功率提升機對供電電網的容量和穩定性要求更高。
其中大功率提升機主要的問題是：
引起電網電壓降低及電壓波動；
高次諧波，其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5、7、11等奇次諧波共存的狀況，
使電壓畸變更趨復雜化；功率因數低；
徹底解決上述問題的方法是用戶安裝具有快速響應速度的BF-2B動態濾波及無功補償裝置，該裝置使用大功率可控硅開關模組。系統響應時間小於20ms，完全可以滿足嚴格的技術要求。我公司具有豐富的煤礦現場成功運行經驗，如山西玉華煤礦等項目，濾波及無功補償裝置投運至今運行效果良好，單月節省電費在10萬元以上。