大理大风坝风电场无功补偿装置选型及应用

　　设备由TCR 和FC 两部分组成，FC 向系统提供固定的容性无功并滤除高压母线上的各次谐波；TCR 为晶闸管串联电抗器装置，由控制系统实时跟踪负荷变化来改变晶闸管触发角，从而向系统提供实时可变的感性无功。容性无功和感性无功的相位相反，二者相加将改变无功变化量，从而达到抑制电压波动、提高功率因数等作用。FC 是直挂于高压母线下多组固定不变的滤波器，其滤波阻抗曲线固定不变，能将负荷变化过程产生变化的谐波有效滤除，达到国标要求；TCR 快速跟踪负荷变化（响应时间小于10ms）。TCR–SVC 的特点表现在以下几方面：
　　响应速度快，响应时间小于10ms，且为平滑调节，足以满足负荷动态无功补偿快速、精确的要求。
　　TCR+FC 型SVC 设备，通过FC 部分设置与电网特征谐波相同的滤波器对谐波进行滤除。
　　将不对称的电流进行分解，可以得到正序和负序电流，其中负序电流将使电力系统中以负序电流为起动元件的许多保护及自动装置产生误动作。由于负序及正序的相序相反，注入旋转电机后产生附加电动力，引起振动及附加损耗。SVC 设备采用STEINMETZ 理论，可以有效地治理三相不平衡问题，减小不平衡度。当不平衡负荷中每相间负荷既有有功Pab、Pbc、Pca，又有无功Qab、Qbc、Qca 时，相间无功可用角接补偿网络来补偿，不平衡有功可以用另外两个相间电纳来平衡。补偿后的电路中，电流是完全平衡的，且功率因数为1。
　　SVC 设备直接安装在高压侧，工作电流小。经统计，TCR型SVC 设备的平均损耗为设备补偿容量的0.2%–0.3%。
　　TCR+FC 型SVC 通过调节晶闸管的触发角来改变TCR 的无功输出， TCR 触发精度可以小于0.1 电角度，可以得到线性平滑的无功输出。
　　TCR–SVC 电感平衡部分的结构一般是由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成，晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被击穿。晶闸管发热量大，一般情况采用纯水冷却，除了要有一套水处理装置可靠的水源而外，还需配有监护维修人员。由于调整主电抗电感量只能靠控制可控硅器件的导通角，关闭则需靠交流电的过零特性，所以必然会产生不同程度的谐波电压污染电网。需要较大的设备安装和运行工作位置，即占地面积很大。
　　（2） TSC–SVC 装置
　　实际上，由断路器（电磁型交流接触器）操作的电容器和电抗器在电网中正在大量使用，可以说这种补偿技术是静态的，因为它不能及时响应无功功率的波动。这种装置以电磁型交流接触器为投切开关，由于受电容器承受涌流能力、放电时间及电容器分级以及接触器操作频率、使用寿命等因素制约，因而无法避免以下不足：
　　补偿是有级的、定时的，因而补偿精度差，跟随性不强，不能适应负荷变化快的场合；受交流接触器操作频率及寿命的限制，静态补偿装置一般均设有投切延时功能，其延时时间一般为30s。对一般稳定负荷，即负荷变化周期大于30s 的负荷，这类补偿装置是有效的，但对一些变化较快的负荷，如电梯、起重、电焊等，这类补偿装置就无法进行跟踪补偿。
　　不能做到无涌流投入电容器，对于接触器加电抗器方案，增加损耗较大，对于容性接触器方案，事故率较大，对金属化电容器的使用寿命影响很大；目前，低压电力电容器以金属化自愈式电容器为主，这种电容器的引线喷金属端面对涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次数是影响电容器使用寿命的主要因素。
　　运行噪声较大。 由于控制部分的负载是接触器的线圈，在投切过程中，造成火花干扰，影响补偿装置的可靠性和使用寿命。
　　针对上述问题，基于智能控制策略的TSC 补偿装置正在引起关注。事实上，如果能够进行动态无功功率补偿则能够克服以上不足。
　　（3） MCR–SVC 装置
　　MCR–SVC 装置的技术优势有这样几点：
　　• 磁控电抗器不需要外接直流励磁电源，完全由电抗器的内部绕组来实现自动控制；
　　• 通过控制可控硅的控制角进行自动控制，可实现连续可调，并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短，因此可以真正实现柔性补偿；
　　• 控制元件为低压晶闸管，其端电压仅为系统电压的1％ –2％，无需传并联，运行时不需要承受高电压、大电流，安全可靠，发热量很小，自然冷却即可，无需辅助冷却设备；
　　• 可控硅动作，整流控制产生的谐波不流入外交流系统。
　　即使可控硅或二极管损坏，磁控电抗器也仅相当于一台空载变压器，不影响系统其他装置的运行；