静态无功补偿调压技术-晟辉智能制造

核心概念：什么是静态无功补偿调压技术？

静态无功补偿调压技术是一种利用电力电子开关器件（如晶闸管GTO、IGBT等）来快速、精确地控制无功功率的投入和切除，从而实现电网电压调节的技术。

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为了更好地理解,我们把它拆解成几个关键部分：

静态：
- 与传统的“动态”补偿（如同步调相机）相对，传统调相机是旋转的电机，响应速度慢（秒级），维护复杂。
- “静态”指的是补偿装置本身没有机械旋转部件，主要由电子元件构成，这使得它的响应速度极快（毫秒级），性能稳定，维护方便。
无功补偿：
- 电力系统中的负荷（如电动机、变压器）和线路不仅消耗有功功率（P，用于做功，如驱动电机），还需要无功功率（Q，用于建立磁场，维持电压）。
- 无功功率不足会导致电网电压降低；无功功率过剩则会导致电压升高，电压的波动会影响设备正常运行和电能质量。
- “无功补偿”就是通过提供或吸收系统所需的无功功率，来平衡系统，稳定电压。
调压：
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这是无功补偿的直接目的,通过调节无功功率，可以改变电网中各点的电压水平，使其保持在额定值附近，从而保证电力系统的稳定运行。

一句话总结： SVC是一种“快、准、稳”的电力电子装置，它能像电网的“智能电容/电感”一样，实时调节无功功率，从而快速稳定电网电压。

SVC的核心思想是通过控制电纳来调节无功功率，我们知道：

SVC内部通常包含一个或多个可控的并联电纳，通过控制这个电纳的大小，SVC就可以平滑地控制其与系统交换的无功功率总量。

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最典型的SVC结构是 TCR + TSC 组合。

结构：一个固定电容器组，串联在两个反向并联的晶闸管之间。
工作原理：
- TSC只能“投切”（全开或全关），不能连续调节。
- 当晶闸管在电压过零时触发导通,电容器组投入，向系统发出无功功率。
- 当晶闸管在电流过零时自然关断,电容器组切除，停止发出无功。
- SVC系统会配置多组不同容量的TSC（如10Mvar, 20Mvar, 40Mvar），通过组合投切，可以实现类似“阶梯式”的无功功率调节，精度比单个TSC高得多。

工作原理：
- TSC作为“粗调”，负责提供大部分基础无功功率，系统需要30Mvar，可以投入一个20Mvar和一个10Mvar的TSC。
- TCR作为“细调”，负责平滑TSC投切时产生的“台阶”，如果系统实际需要32Mvar，TSC投30Mvar后，TCR只需吸收2Mvar的无功，就能精确达到目标。
- 这种组合使得SVC既能快速响应,又能实现非常平滑、精确的无功功率调节。

SVG是比SVC更先进一代的静止无功补偿技术,也是当前的主流。

特性	SVC (静态无功补偿器)	SVG (静止无功发生器)
基本原理	控制电抗，通过改变等效电纳来调节无功。	控制电流，通过变流器直接发出或吸收所需的无功电流。
调节方式	间接调节，响应速度受电网电压影响。	直接调节，响应速度极快（<10ms），与电压无关。
谐波特性	自身产生谐波，必须加装滤波器。	自身不产生或产生极低谐波，输出电流为正弦波，是“清洁”的源。
运行范围	受系统电压影响，电压越低，能提供的无功越少。	不受系统电压影响，在低电压下仍能提供额定无功电流。
损耗	较高（电抗、电容损耗）。	较低（主要为变流器开关损耗）。
体积成本	体积大，成本相对较低。	体积小，成本相对较高。

SVG在性能上全面优于SVC,是未来的发展方向，但在一些对成本敏感、性能要求不是极端苛刻的场合，SVC仍然因其成熟的经济性而被广泛使用。

工业领域：
- 电弧炉：电弧炉工作时会产生剧烈、随机的无功冲击，导致电压严重波动和闪变，SVC是抑制这些问题的“标准答案”。
- 轧机：大型轧机在咬钢和抛钢瞬间会产生巨大的无功冲击，SVC能提供快速支撑，稳定母线电压。
- 大型矿井提升机、电焊机等冲击性负荷。
输电系统：
- 长距离输电线路：末端电压往往偏低，SVC可以提供无功支撑，提高线路的传输能力和电压稳定性。
- 连接两个不同步电网的联络线：通过控制无功功率，可以稳定联络线两端的电压，提高系统稳定性。
配电系统：
- 风电场/光伏电站：并网点电压容易因功率波动而越限，SVC可以动态调节电压，满足并网要求。
- 补偿配电网的无功损耗，降低线损，提高电压质量。

静态无功补偿调压技术是一项成熟、可靠且高效的电网稳定技术，它通过电力电子手段快速调节无功功率，解决了电网电压波动、不稳定等核心问题，虽然现在性能更优的SVG正在普及，但SVC凭借其良好的性价比和多年的成功运行经验，在电力系统中依然扮演着不可或缺的重要角色。