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毕 业 设 计（论 文）

开 课题名称 系 部专 业班 级学 号姓 名指导教师

题 报 告

配电网无功优化设计——低压无功

补偿控制器的设计

电气工程系

2 0 1 6年 2 月 10 日

一．课题来源

随着社会经济发展，电网规模也在不断的扩大，在电力需求大量增

加的同时，对电力系统的安全运行水平和电能质量的要求也在不断的提高。电压是电能质量的重要标准之一，而无功是影响电压质量的一个重要因素，可以说，电压问题本质上就是无功问题。因此，解决好无功补偿问题具有十分重要的意义。

目前，我国的电网，特别是广大的低压电网，普遍存在功率因数较低、电网线损较大的情况。导致此现象的主要原因是众多的感性负载用电设备设计落后，功率因数较低。在这种情况下，采用无功补偿节能技术，对提高电能质量和挖掘电网潜力是十分必要的，世界各国都把无功补偿作为电网规划的重要组成部分。从我国电网功率因数和补偿深度来看，我国与世界发达国家有不小差距。因此大力推广无功补偿技术是非常必要的。

二．无功补偿的发展及国内外现状

由于电力系统中无功功率的有害性,人们很早就对各种补偿技术有所认识。在电力系统中,控制无功功率的方法很多,包括采用同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等。由于其技术的成熟性及经济上的原因,这些装置仍在广泛的使用中,尤其在我国等发展中国家。

考虑到无功功率是由于系统中各种电容和电感所产生,人们最初使用了无源形式的补偿方法。该方法是将一定容量的电容器或电抗器以并联或串联连接的方式安装在系统的母线中。后来出现的同步调相机又称同步补偿器,是作为并联补偿设计的一种同步机,它属于有源补偿器。同步调相机同电容器相比,该装置的优点是:在系统电压下降时,靠维持或提高本身的出力,可以给系统提供紧急的电压支持。同步调相机具有调相的优点,但动态响应速度慢,发出单位无功功率的有功损耗大,运行维护复杂,不适应各类非线性负载

的快速变化。

依据电力电子技术在无功补偿中应用的方式不同，现代无功补偿装置大致可分为以下几种类型：

1． TSC (Thyristor Switched Cpacitor)型无功补偿装置，它属于并联型无功补偿装置，是由多台电力电容器并联以及由可控硅构成的执行机构组成。装置根据无功电流的大小来决定投入电容组数。由此可见TSC的无功调节是有级的，它无法连续的输出无功，这使其在使用中存在合理选择电容，适当分级的问题。但它的优点也明显，即结构简单，控制方便，电容器利用率高，使用中不存在谐波污染等。

2． FC - TCR( Fixed capacitor-Thyristor Controlled Reactor)型无功补偿装置，它属于并联型无功补偿装置。FC-TCR方式是用双相可控硅的相位控制，调整电抗器的电流，从而调整无功功率的方式。当以电压零相位为基准时，调节TCR中的可控硅的引燃角?。?可以从900到1800范围内变化。补偿器的电流i?iC?iL，此电流可随?角的变化而变化为感性或容性，这样就改变了FC-TCR的无功功率，并可连续均匀的调节。由于TCR中除可控硅全导通或关断之外器电流都是非正弦的，所以它是一个电流谐波源，对电网有一定的危害。该装置在电容和电感之间形成无功损耗，电容利用率低并且电抗器体积较大，成本高。

3．静止调相机ASVC (Advantage Static Var Compensator),属于串联型补偿器。它由于输出电压可超前或滞后系统电压，因此可以和系统进行有功、无功之间的交换。它可以连续调节无功，并且能够抑制谐波，补偿特性较好。但该系统存在结构复杂，控制难度大，制造和维护都不便，成本高等问题，不便在全国推广使用。

1967年,第一批静止无功补偿装置(StaticCompensator)在英国制成以后,受到世界各国的广泛重视,西德、美国、瑞士、瑞典、比利时、苏联等国竟先研制,大力推广,使得静止补偿装置比调相机具有更大的竞争力,广泛用于电力、冶金、化工、铁道、科研等部