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龙源期刊网侧就地动态无功补偿装置作者：刘志昌来源：《科技创新与应用》2013年第36期摘要：在电力紧缺和能源危机日趋严重的今天，风力发电具有重要的战略地位。风力发电的显著特点之一是它的波动性和间接性，这直接导致了风电场并网运行时的电能质量问题及系统稳定性问题。风电场一般都是接入电网末端的弱系统，电网无法提供大量无功，风机设计时无功率容量只考虑补尝到风机并网点，最经济最理想的解决方案就是在35kv汇流母线上安装SVC。它不紧能够将接入点的电压稳定在要求的范围之内，还可以最大限度避免电网故障对弱电系统不良冲击，同时减少线路损耗提供供电效能，在实际应用中，传统的并联电容器无功功率补偿方法已经不能满足风电场电压控制的要求，而风电场动态无功补偿的主要作用是解决电压控制，同时兼有提高电力系统运行稳定性、增加风电场的输出能力和提高经济效益的作用等特点，据此选择动态无功补偿设备是解决上述问题的最好手段。文章对风电场升压站35kv设计中的三种常用的动态无功补偿装置进行介绍分析，探讨SVG、MCR与TCR在应用中的特性并对这三种装置进行性能比较。关键词：风电场；动态无功补偿装置；SVC1引言随着我国开采煤炭、石油等不可再生能源匮乏程度的逐年增长，首要面对的就是能源危机，势必要开发一些新能源将传统能源进行取代，风力发电便是在这样的大环境下面世并进行迅猛发展。而风力发电由于风力的随机性、风速变化等因素或者机组本身的塔影效应、风剪切、偏航误差以及叶片重力偏差等特性因素都可以对电网电压造成影响，这种影响严重危害了用电的安全稳定性。为了能够将风力发电的比例提升，更好的将风力资源开发利用，必须要有一套科学、合理的设计规划，可以有效的对风电场系统的运行能力进行改善。可以通过两种途径达到预期效果：（1）采用调节装置（如动态无功补偿装置，即SVC）可以灵活的对系统的性能进行改善。（2）采用性能比较优良的风电机组（如双馈感应发电机等）来改善系统的性能。而第一种途径中提到的动态无功补偿装置，凭借其科学、高效的优势，对风电场升压站的电能质量稳定与安全稳定运行起到了非常大的作用。2三种常用的动态无功补偿装置的介绍“静止”是针对调相机的同步旋转而言的。龙源期刊网“动态”是指可以快速补偿、实时监测。StaticVarCompensator（简称SVC）是静止式相控电抗器式的动态无功补偿装置。有以下几个特点：（1）平衡负荷的无功；（2）抑制高次谐波和负序；（3）三相同时或分相调节有功。其特点可以提高运作效率、改善供电系统电能的质量，这一装置提高了无功调节器的反应速度，但是仍属于阻抗型的装置，它的补偿功能还是会受到参数的影响，电抗器本身是谐波源，很容易的产生谐波电压过大和谐振等严重问题。SVC中的抗点器式用来提供感性无功和抑制谐波的；并联电容器是无功补偿的承担者，是用来提供容性无功的；可控电抗器因电容器的无功不服大，补偿的细度不好，所以要用可调的电抗器调节，让容性无功可以按线路供给，分为MCR和TCR两种；放电圈则是用来为电容器放电的。2.1MCR的特点（1）谐波特性。磁控电抗器在单相运行下，不用滤波器时，MCR的谐波变形率小于3%，因此MCR不能用特定的滤波装置；（2）有功损耗。采用新型的屏蔽式铁心结构让铁心饱和的区域漏磁，经过相邻的不饱和的区域从而变成自屏蔽，因为整个自屏蔽是由饱和区和非饱和区交替组成的，所以降低了电抗器的有功耗损；（3）动态连续性。MCR是通过调节器附加的线圈的晶闸管导通角达到快速、平滑而改变感性的无功输出，晶闸管触发导通角，可以有效的调节的范围在0°～180°之间，比TCR的调节范围更大；（4）运行稳定性。NCR的核心控制是晶闸管接在控制绕组中，它的发热小、所经过的电流小、承受的电压低，也就是说无需冷却系统，它仍可稳定可靠地运行；（5）体积小。MCR可以升级为油式自冷却型，也可设计为干式的，设计灵活、结构紧凑。2.2TCR的特点（1）谐波特性。TCR采用的是相控技术，在动态调节的同时还会向系统输入不同的谐波，各谐波中的含量随晶闸管控制角的不同而有所变化；（2）有功损耗。TCR的有功损耗包括电抗器的自身电阻损耗、晶闸管导通和轮换，以及所配备的散热器等的系统损耗；（3）动态连续性。TCR在装置中的主要作用是可变感性的无功功率，晶闸管的触发角仅有效的移动范围是90°～180°，可以实现感性无功的平滑调节和功率的快速反应；（4）体积大。在应用中，TCR需要一个冷却系统，现在冷却方式以水冷却在主导地位，水冷却系统对其散热或场所需要的占地面积大，日常维护工作量也较大。2.3SVG的特点SVG则是SVC的升级版本，优于SVC，是第三代的动态无功补偿装置，采用基于电压逆变器组成无功补偿，使用哒功率电子器件开关实现能量的转变。SVG包括了传统的一切功能，并且体积小、性能好、速度快、补偿能力强。除此以外它还具有安全系数高、占地面积小和可将SVG动态的无功补偿从感性连续调节为容性的特点。SVG电路有电压型桥式和电流型龙源期刊网种类型，在实际应用中由于运行效率的原因，迄今投入使用的SVG大多为电压型，它的结构简单，能量损耗小，成本低且易控制。3三种动态无功补偿装置性能比较SVG其占地面积小，虽然价格较高，但后期运行中的损耗与维护费用较低。MCR有着价格低，运行损耗高的特点，因此小型风电场较为适宜选择MCR装置。由于TCR的晶闸管是在高压回路中直接安装，所以其后期损耗与故障率是最高的，不适宜长期应用在风电场升压站中。由此可以看出SVG型SVC是我国无功补偿装置未来的发展趋势。4结束语随着风电场建设规模的增大，装机容量的大幅上升，其接入系统后对电网的影响也日益严重。风电场的随机波动的负荷特性及所处于电网末端的特点，导致风电场所在的系统质量问题及系统稳定性问题日益突出，而动态无功补偿装置在维持风电场并网点电压平衡、维持电力系统暂态稳定、改善电能质量等方面起着重要作用。SVG型动态无功补偿装置可以有效的降低线损，提高电压的稳定性与安全性，在未来的发展中有无限前景。参考文献[1]庄文柳，张秀娟，刘文华.静止无功发生器SVG原理及工程应用的若干问题[J].华东电力，2009（8）：1295-1299.[2]李鑫.基于SVG技术的风力发电系统电压稳定控制研究[D].石家庄：华北电力大学，2008.[3]祝贺，徐建源，张明理，等.风力发电技术发展现状及关键问题[J].华东电力，2009，37（2）：314-316.[4]梁国艳.大型风力发电场并网运行引起的问题及对策[J].大众用电，2010.