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无功补偿设备（三） 电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静电电容器。FACTS元件SVC，STATCOM以及UPFC也可以进行无功补偿。 发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率： 1. 发电机 无功补偿设备（三） 在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压； 同步调相机相当于空载运行的同步发电机。 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。 在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的（50% ～65%）)，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。 2. 调相机 无功补偿设备（三） QC=U 2/XC 3. 静电电容器 静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比，即 缺点：当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减小，导致系统电压水平进一步下降；电容器分组投切，非连续可调。 优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。 无功补偿设备（三） 4.并联电抗器 是感性无功负荷而不是电源，在高压电网中用以吸收轻载和空载线路的过剩感性无功。对高压远距离输电可以提高输送能力，降低过电压等。 无功补偿设备（三） 5.静止无功补偿器SVC 静止无功补偿器SVC将电力电子元件引入传统的静止并联无功补偿装置，实现了快速和连续平滑调节的无功补偿，理想的SVC可以支持所补偿的点电压接近常数。良好的动、静态调节特性使SVC得到了广泛的应用。 SVC的基本元件为晶闸管控制的电抗器TCR和晶闸管投切的电容器TSC 为降低SVC的造价，大多数SVC通过降压变压器接入系统。由于阀的控制作用， SVC将产生谐波电流，为降低谐波污染，SVC中还要有滤波器。 * TCR支路由电抗器与两个背靠背连接的晶闸管相串联构成。通过控制晶闸管的触发延迟角，可以控制每个周波内电感 L接入系统的时间长短，从而改变TCR的等值电抗。 将电流进行傅里叶分解，其基波分量的幅值为 负号说明TCR的基波电流落后于电压90°为纯感性电流。 TCR支路的等值基波电抗为 由此可见，TCR支路的等值基波电抗是导通角或者触发角的函数。调整触发角可以平滑地调整并联到系统中的等值电抗。 2、TCR的工作原理及数学模型 * 2、TSC的工作原理及数学模型 TSC是由电容器和两个反向并联的晶闸管串联构成。TSC支路的电源电压与TCR相同 TSC中通过对阀的控制使电容器只有两种运行状态：即投入和断开状态。投入状态下，两晶闸管之一导通，电容器起作用，TSC发出容性无功功率；断开状态下，两晶闸管阻断，TSC支路不起作用，不输出无功功率。 当电容电流过零时，晶闸管自然关断，TSC支路被断开，此时电容电压为峰值。此后，如果忽略电容器泄露电流产生的损耗，电容电压将保持峰值不变。 将电容器投入系统应注意投入时刻的选择。选择触发时刻的原则是减小电容器投入时刻电容器中的冲击电流。理想情况下，电容器投入之前的电压为电源电压峰值，取触发角 为90°使电容器投入系统无暂态过程。 * SVC向系统注入的无功功率为 可见当 时，SVC向系统注入的无功功率可以连续平滑地调节。为了扩大SVC的调节范围，根据补偿容量的需要，一个SVC中可以采用多个TSC支路。 SVC的等值阻抗为 SVC的等值伏安特性由TCR和TSC组合而成。由上式可见，在 从0增加到 的过程中，XSVC将从容性最大值连续地变为感性最大值。 3、SVC的工作原理及数学模型 * 考虑了SVC伏安特性如下所示 在电力系统稳定性分析和控制问题中，SVC可以看成并联在系统中的一个可变电纳，其电纳值由SVC的控制器决定。在实际应用中，还应该注意其电抗器、电容器的容量配置、控制策略、调整的灵活性、装置自身的保护、谐波的消除等问题。 * 6.STATCOM 无功补偿设备（三） STATCOM也称为静止无功发生器（SVG），其功能与SVC基本相同，但是运行范围更宽、调节速度更快。STATCOM等效为一个可调的电压源，采用全控器件GTO控制该电压源的幅值和相位来改变向电网输送无功功率的大小。 STATCOM的原理接线图如上图所示。由电容器、全控型阀元件GTO和二极管构成。由电力电子学可知，STATCOM实际上为一个自换相的电压型三相全桥逆变器。 * STATCOM通过变压器并入系统，其等效连接图a如下所示。