将上述各种分立式SVC的主要特性进行概括,并总结成表5-1。在实际选用时,一方面可根据具体系统需求,选择技术、经济综合指标最佳的补偿设备,另一方面可以将它们组合起来构成组合式SVC。
表5-1 单体SVC设备性能比较
固定电容—晶闸管控制电抗型无功补偿器(Fixed Capacitor&Thyristor—Con-trolled Reactor Type Static Var Compensator,FC—TCR SVC)的单相原理如图5-16所示,其中电容支路为固定连接,TCR支路采用延时触发控制,形成连续可控的感性电抗,通常TCR的容量大于FC的容量,以保证既能输出容性无功也能输出感性无功。
实际应用中,常用一个滤波网路(LC或LCR)来取代单纯的电容支路,滤波网络在基频下等效为容性阻抗,产生需要的容性无功功率,而在特定频段内表现为低阻抗,从而能对TCR产生的谐波分量起着滤波作用。从外特性上来看,FC—TCR型SVC可以视作可控容抗,在一定的容量范围内能以一定的响应速度,跟踪输入的无功电流或容抗参考值。图5-17所示为FC—TCRSVC的电压—电流运行区域,它由最大容抗BC和感抗BLmax装置元件能耐受的最大电压UCmax、ULmax和电流ICmax、ILmax等决定。
图5-16 FC&TCR型SVC
图5-17 FC&TCR型SVC运行特性(www.daowen.com)
2.晶闸管投切电容—晶闸管控制电抗型无功补偿器(TSC&TCR)
TSC型SVC装置不产生谐波,但是只能以阶梯变化的方式满足系统对无功的需要;FC—TCR型SVC响应速度快且具有平衡负荷的能力,但由于TCR工作中产生的感性无功电流需要固定电容中的容性无功电流来平衡,因此,在需要实现输出从额定感性无功到容性无功的调节时,TCR的容量则是额定容量的两倍,从而导致器件和容量上的浪费,造成了可观的经济损失。晶闸管投切电容—晶闸管控制电抗型无功补偿器(Thyristor Switched Capacitor&Thyristor—Controlled Reactor Type Static Var Compensator,TSC&TCR SVC)可以克服上述两者的缺点,与FC—TCR型SVC比较,具备更好的运行灵活性,并有利于减少损耗。
TSC&TCR型SVC的单相结构如图5-18所示,根据装置容量、谐波影响、晶闸管阀参数、成本等而由n条TSC支路(或者容性滤波器支路)和m条TCR支路构成,图中n=3,m=1。各TSC、TCR参数一致,通常TCR支路的容量稍大于TSC支路的容量。在额定电压下,TSC&TCR型SVC在所有TSC支路投入而TCR支路断开时,输出最大的容性无功功率QCmax;在所有的TSC支路断开而TCR支路投入(α=0)时,输出最大的感性无功功率QLmax;当要求装置输出容性无功,且QCmax<Q时,则投入k条TSC支路,并调节TCR支路的延迟触发角α,吸收多余的容性无功功率;而要求装置输出感性无功时,可“关断”所有的TSC支路而通过控制TCR支路来获得所需的无功功率,如何在设定的运行电压附近协调TCR与TSC的运行,抑制临界点处可能出现的振荡是需要特别注意的问题。其外特性曲线跟FC&TCR型SVC类似,TSC&TCR型SVC的外特性也表现为可控容抗,在一定的容量范围内能以一定的响应速度,跟踪输入的无功电流或容抗参考值。
图5-19所示为TSC&TCR型SVC的电压—电流(U—I)运行区域,包括两组单组容抗为BC的TSC,其中BLmax为TCR的最大感抗,UCmax、ULmax、ICmax、ILmax分别为TSC和TCR的耐受电压和电流值。稳态条件下TSC—TCR型SVC与FC—TCR型SVC的运行区域是一样的。
图5-18 TSC&TCR型SVC结构
图5-19 TSC&TCR型SVC运行特性
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