电力系统静态无功补偿系统设计与仿真设计Word文档下载推荐.doc

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静止无功补偿装置，TCR，TSC，Matlab

Abstract

Thispaperintroducestheprincipleandapplicationofreactivepowercompensationofpowersystem,theimportanceofwhichistointroducetheprincipleandfunctionofallkindsofstaticreactivepowercompensationdeviseswhicharewidelyappliedinpowersystemandwhichmainlyincludetwocategories,thebasicprincipleofreactivepowercompensationcapacitor,reactorandthebasicprincipleofstaticreactivepowercompensator，analyzesthetypicalparallelcapacitorcompensationmode.BrieflyintroducestheprincipleandapplicationofThyristorcontrolreactor（TCR）,Thyristorswitchedcapacitor（TSC）,thehybridofTCRandTSCandcontrollabletransducer.GivesasimulationofTCRtypereactorpowercompensationbyMatlabandthefutureofpowersystemismainlyfocusonthereactorpowercompensationtechnique.

Keyword:

StaticVarCompensator,TCR,TSC,Matlab

-Ⅱ-

目录

第一章引言…………………………………………………………………1

1.1无功功率在电网中的作用……………………………………………………………………1

1.2无功功率对电力系统的影响…………………………………………………………………3

1.2.1无功功率对有功功率的影响…………………………………………………………..3

1.2.2无功功率对电压的影响………………………………………………………………..3

1.2.3无功功率对线损的影响………………………………………………………………..4

1.3无功系统无功电源与无功负荷………………………………………………………………4

1.3.1电力系统的无功电源…………………………………………………………………..4

1.3.2电力系统的无功负荷…………………………………………………………………..5

1.4无功功率补偿…………………………………………………………………………………..6

1.4.1无功补偿的作用………………………………………………………………………..6

1.4.2无功补偿装置…………………………………………………………………………...7

第二章静态无功补偿………………………………………………………..8

2.1并联电容器…………………………………………………………………………………….8

2.1.1并联电容器补偿无功功率的原理…………………………………………………….9

2.1.2并联电容器补偿无功功率的方式………………………………………………….....11

2.1.3并联电容器补偿容量的确定…………………………………………………………13

2.2并联电抗器……………………………………………………………………………………15

2.2.1并联电抗器在电力系统中的作用……………………………………………………15

2.2.2并联电抗器装置容量的计算…………………………………………………………16

第三章静止无功补偿器……………………………………………………..18

3.1静止无功补偿器的概念…………………………………………………………….…..……...18

3.2SVC的类型……………………………………………………………………………………..19

3.3晶闸管可控电抗器（TCR）………………………………………………………………......19

3.4晶闸管投切电容器（TSC）…………………………………………………………………...20

3.4.1晶闸管投切电容器的基本原理……………………………………………………….20

3.4.2晶闸管投切电容器的投切时间……………………………………………………….21

3.5可控饱和电抗器……………………………………………………………………………......23

3.5.1可控饱和电抗器的工作状态………………………………………………………….23

3.5.2可控饱和电抗器的补偿原理………………………………………………………….24

3.5.3可控饱和电抗器的优点与缺点……………………………………………………….25

第四章无功补偿装置的仿真………………………………………………..26

4.1仿真的原理………………………………….............................................................................26

4.2仿真图概述…………………………………….........................................................................26

4.3仿真结果及分析……………………………………………………………………………….34

结束语……………………………………………………………………………………………………...36

参考文献……………………………………...............................................................................................37

致谢………………………………………………………………………………………………………..38

-Ⅰ-

第一章引言

1.1无功功率在电网中作用

无功功率补偿是保持电力系统高质量运行的一种重要技术手段，同时是电力系统研究面临的重要课题，受到相关人员越来越多的的关注。

无功功率补偿之所以受到广泛关注的原因主要是无功功率在电力系统中的重要作用

决定的。

无功功率的主要作用体现在：

（1）由于电压时衡量供电质量的重要指标之一，无功功率平衡可以稳定电网的电压，防止因无功不足引起的电网电压波动。

无功功率与电压的关系

可以有如下解释：

如图1.1所示

图1.1无功功率与电压的关系

在环网中串入一附加电势，以表示环网各线路阻抗和，表示纵向

附加电势，相位与电压一致，表示横向附加电势，其相位与电压差

由上式及图1.2的相量图可见，改变无功功率主要是改变电压的大小。

图1.2无功功率与电压相量

（2）减少电网中无功功率的流动可以减少因其而引起的电能损耗。

以一输电线路的等值电路如图1.3为例：

图1.3等值电路

由电力系统知识，电能在阻抗R+jX的损耗，近似为

（1-1）

所以在输送有功功率一定时，减少输送的无功功率Q可以减少电能损耗。

（3）无功功率可以提高功率因数

，不仅有上述节能的作用，还可避免增大设备的容量。

无功功率还有很多作用，如保持电网的稳定问题等等，鉴于此很有必要对无功功率补偿进一步的探索。

以下就以无功功率为研究出发点，再较为详细介绍静态无功补偿技术

，其中包括并联电容器和并联电抗器，串联电容器，串联电抗器等等，其中串联电抗器由于原理上的缺陷即导致静态稳定极限减小，对电网不利，没有广泛采用，而串联电容器只是在高压输电系统中为提高稳定性，或在中压配电系统中位改善电压质量，有一定的适用范围。

原因在于，为控制潮流而改变串联电容的容抗投切电容器组，而频繁地投切相应的开关电器必然伴随机械磨损，即使不引发事故，也将要求开关电器经常维修，这就限制了串联电容的推广。

因此本文仅介绍了并联电容器和并联电抗器补偿。

至于动态无功补偿技术

，作为较为先进的补偿手段目前它们在电力系统中的广泛应用。

主要包括两大类，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置SR，另一类是晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电容器TSC。

这两种装置统称为静止无功补偿器SVC

，这是由于它们均使用电力电子开关代替传统的开关接入系统。

可使补偿时无损，快速，平滑的优点，从而成为了无功补偿的主流。

1.2无功功率对电力系统的影响

电力系统中的无功功率主要用于电路内电场和磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，不对外做功，为系统提供电压支撑，在电源和负荷之间提供电压降落所需的势能。

无功功率不直接作为实际消耗之功，但无功功率的交换将引起发电和输电设备上的电压降和电能损失。

1.2.1无功功率对有功功率的影响

输电线路的主要任务是输送有功功率，而为了实现有功功率的传输和电网无功功率的平衡，一般也需要输送一定量的无功功率。

输送无功功率时需要消耗有功功率。

当有功功率一定时，无功功率越大，则网络中的有功功率损耗就越大。

当电力线路的传输能力一定时，传输无功功率越小，则传输有功功率的能力越大。

1.2.2无功功率对电压的影响

（1）无功功率平衡水平对电压水平的影响

。

电力系统中无功功率平衡水平对电压水平有较大影响。

如果发电机有足够的无功功率备用，系统的无功电源比较充足，就能满足较高电压质量下无功功率平衡的需要，系统就有较高质量的运行电压水平。

反之，如果无功功率不足，系统只能在较低质量的电压水平下运行。

另外，电能在电力网中传输时，要损失掉部分有功功率和无功功率。

当无功功率损耗较大时，将引起系统电压大幅度下降，影响系统运行的稳定性、经济性。

（2