高压tsc无功补偿技术的分析

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1、哈尔滨理工火学工学硕士学位论文虑，开关阀和电容器三相的接线方式常采用如图1．2三角角内接线形式。lIf冉LTJ丁．．．L．．LT-]-]I．．．．．一-．．．．．．一图1．2投切单元结构图Fig．1-2Stuctureofswitchunit1．3高压TSC装置与静止无功补偿器(SVC)静止无功补偿技术是20世纪70年代基于晶闸管控制技术发展起来的一种快速无功补偿技术。其主要特点是通过对晶闸管元件的控制，调节无功器件(电容器和电抗器)对系统无功电流的输出，达到动态无功补偿和电压调节的目的【6．71。静止无功补偿技术是电力电

2、子技术在电力系统中最早的应用之一，静止无功补偿器也是灵活交流输电系统(FACTS)中最基本的元件【81。静止无功补偿器应可达到以下任何一个或全部目的【9’10】。1)增进系统的电压调整。2)支撑所连接的母线电压，减少电压波动、提高电压质量。3)改善系统的静态、暂态稳定性。4)校正电压和电流的不平衡。5)减低网损，提高输电线路有功功率的传输能力。6)抑制电力系统的功率振荡。7)阻止电力系统的次同步谐振。静止无功补偿器中较为典型的器件是TSC(晶闸管投切电容器)、TCR(晶闸管相控电抗器1。TSC的优点是：控制相对简单，不产生

3、谐波，可做快速深度无功补偿【¨】。因TSC可做快速深度无功补偿，使得其可有效地用于防止电压崩溃。在系统故障和负荷电流急剧增加时，使用TSC装置快速补偿无功功率，对系统电压起支撑作用，可显著地抑制电压崩溃趋势。TSC缺点是：只发出容性无功，只能做分级调节、补偿精度差、不能限哈尔滨理工大学工学硕十学位论文制过压。TCR的原理是通过改变调节可控硅的导通角，改变流过并联电抗器感性无功电流的大小，从而改变所吸收无功的大小，达到无功调节。TCR的优点：是可以高速、连续、平滑地进行无功调节、补偿精度好、具有一定的限制过压能力。TCR的缺

4、点是：运行时产生谐波，需要配备相应滤波器组。无功调节容量越大，谐波问题就越是突出。TCR与TSC的优缺点可以很好地进行互补，TC刚TSC型的SVC装置是一种较为理想的动态无功补偿方案，可显著地解决电压畸变、波动和闪变等电能质量问题。在这种补偿方案中用TSC平衡较大的无功差额、支撑系统电压，TCR用于平滑无功补偿曲线[12．13】。1．4国内外高压TSC无功补偿装置发展情况在生产制造上，国外知名的电气厂商如ABB、GE、SIEMENS都有技术较为成熟的规格系列化产品，例如ABB生产的SVC装置中的高压TSC用单相晶闸管开关阀

5、额定电压为36kV，单硅耐压为6kV，最大持续通流水平为3500A，阀对地绝缘水平为200kVll4,151。大容量高压TSC无功补偿装置，在20世纪80年代后期已经在国外电力系统中得到了商业化运行。安装于美国德克萨斯州EddyCounty变电所内的TCR／TSC静止补偿装置中，使用了1个高压TSC单元，其工作额定电压为8．5kV，投切电容器容量为76MVA，于1992年4月投运。澳大利亚南部电网与维多利亚．新南威尔士电网联网工程中采用了的2套静止补偿装置，每套静止补偿装置中有2个高压TSC单元，工作额定电压为16kV，投

6、切组电容器容量分别为IOOMVA、50MVA，安装于悉尼地区的KempsCreek，于1990年投运【16】。国内来看，从2001年起中国电力科学研究院已为工业用户提供了26套10．35kVTCR型SVC新平台，10kVTSC型SVC装置于2001年、2003年在变电站分别投入运行，填补了SVC国内工程化应用的空白【17】。从已投入运行的大容量的高压TSC装置实际运行情况来看，大容量高压TSC无功补偿装置对支撑电网电压、增强系统稳定性、提高输电能力和系统经济运行，保证电压质量及改善电能质量都发挥了良好的作用【181。哈尔滨

7、理T大学工学硕士学位论文1．5本文主要研究内容1．晶闸管特性及其串联应用对晶闸管的特性进行研究，分析了晶闸管静态特性、动态特性和应用中的相关特性对器件串联使用的影响。根据理论公式及经验值设计器件串联使用的均压电路。通过Pspice软件仿真，修改器件模型中的关键参数，模拟实际应用中器件特性的分散性，通过大量的仿真分析比较，验证了均压电路的作用。2．电容器无涌流投入电容器无涌流投入是TSC关键技术之一j本文通过理论及Matlab建模仿真分析各种情况下电容器投入的浪涌电流，确定了在晶闸管两端电压过零时刻投切电容器，简化了电路设计

8、，可以达到很好的效果。为此设计了专门的过零检测电路确保投入时刻的准确，并根据器件开通一致性的要求，设计了专门的强触发电路。3．复杂环境下，无功功率的快速检测本文采取了一种基于FFT变换的无功功率检测方法，可以在有谐波干扰，及系统频率不稳定的情况下，快速检测出系统的无功功率。4．无功补偿的控制策略对无功补