大理大風壩風電場無功補償裝置選型及應用

　　設備由TCR 和FC 兩部分組成，FC 向系統提供固定的容性無功并濾除高壓母線上的各次諧波；TCR 為晶閘管串聯電抗器裝置，由控制系統實時跟蹤負荷變化來改變晶閘管觸發角，從而向系統提供實時可變的感性無功。容性無功和感性無功的相位相反，二者相加將改變無功變化量，從而達到抑制電壓波動、提高功率因數等作用。FC 是直掛于高壓母線下多組固定不變的濾波器，其濾波阻抗曲線固定不變，能將負荷變化過程產生變化的諧波有效濾除，達到國標要求；TCR 快速跟蹤負荷變化（響應時間小于10ms）。TCR–SVC 的特點表現在以下幾方面：
　　響應速度快，響應時間小于10ms，且為平滑調節，足以滿足負荷動態無功補償快速、精確的要求。
　　TCR+FC 型SVC 設備，通過FC 部分設置與電網特征諧波相同的濾波器對諧波進行濾除。
　　將不對稱的電流進行分解，可以得到正序和負序電流，其中負序電流將使電力系統中以負序電流為起動元件的許多保護及自動裝置產生誤動作。由于負序及正序的相序相反，注入旋轉電機后產生附加電動力，引起振動及附加損耗。SVC 設備采用STEINMETZ 理論，可以有效地治理三相不平衡問題，減小不平衡度。當不平衡負荷中每相間負荷既有有功Pab、Pbc、Pca，又有無功Qab、Qbc、Qca 時，相間無功可用角接補償網絡來補償，不平衡有功可以用另外兩個相間電納來平衡。補償后的電路中，電流是完全平衡的，且功率因數為1。
　　SVC 設備直接安裝在高壓側，工作電流小。經統計，TCR型SVC 設備的平均損耗為設備補償容量的0.2%–0.3%。
　　TCR+FC 型SVC 通過調節晶閘管的觸發角來改變TCR 的無功輸出， TCR 觸發精度可以小于0.1 電角度，可以得到線性平滑的無功輸出。
　　TCR–SVC 電感平衡部分的結構一般是由可控硅、平衡電抗器、控制設備及相應的輔助設備組成，晶閘管要長期運行在高電壓和大電流工況下，容易被擊穿。晶閘管發熱量大，一般情況采用純水冷卻，除了要有一套水處理裝置可靠的水源而外，還需配有監護維修人員。由于調整主電抗電感量只能靠控制可控硅器件的導通角，關閉則需靠交流電的過零特性，所以必然會產生不同程度的諧波電壓污染電網。需要較大的設備安裝和運行工作位置，即占地面積很大。
　　（2） TSC–SVC 裝置
　　實際上，由斷路器（電磁型交流接觸器）操作的電容器和電抗器在電網中正在大量使用，可以說這種補償技術是靜態的，因為它不能及時響應無功功率的波動。這種裝置以電磁型交流接觸器為投切開關，由于受電容器承受涌流能力、放電時間及電容器分級以及接觸器操作頻率、使用壽命等因素制約，因而無法避免以下不足：
　　補償是有級的、定時的，因而補償精度差，跟隨性不強，不能適應負荷變化快的場合；受交流接觸器操作頻率及壽命的限制，靜態補償裝置一般均設有投切延時功能，其延時時間一般為30s。對一般穩定負荷，即負荷變化周期大于30s 的負荷，這類補償裝置是有效的，但對一些變化較快的負荷，如電梯、起重、電焊等，這類補償裝置就無法進行跟蹤補償。
　　不能做到無涌流投入電容器，對于接觸器加電抗器方案，增加損耗較大，對于容性接觸器方案，事故率較大，對金屬化電容器的使用壽命影響很大；目前，低壓電力電容器以金屬化自愈式電容器為主，這種電容器的引線噴金屬端面對涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次數是影響電容器使用壽命的主要因素。
　　運行噪聲較大。 由于控制部分的負載是接觸器的線圈，在投切過程中，造成火花干擾，影響補償裝置的可靠性和使用壽命。
　　針對上述問題，基于智能控制策略的TSC 補償裝置正在引起關注。事實上，如果能夠進行動態無功功率補償則能夠克服以上不足。
　　（3） MCR–SVC 裝置
　　MCR–SVC 裝置的技術優勢有這樣幾點：
　　• 磁控電抗器不需要外接直流勵磁電源，完全由電抗器的內部繞組來實現自動控制；
　　• 通過控制可控硅的控制角進行自動控制，可實現連續可調，并且從最小容量到最大容量的過渡時間很短，因此可以真正實現柔性補償；
　　• 控制元件為低壓晶閘管，其端電壓僅為系統電壓的1％ –2％，無需傳并聯，運行時不需要承受高電壓、大電流，安全可靠，發熱量很小，自然冷卻即可，無需輔助冷卻設備；
　　• 可控硅動作，整流控制產生的諧波不流入外交流系統。
　　即使可控硅或二極管損壞，磁控電抗器也僅相當于一臺空載變壓器，不影響系統其他裝置的運行；