张尚然

(承德石油高等专科学校 电气与电子系，河北 承德 067000)

无功补偿可以提高电网的功率因数和电能质量，降低电网中无功损耗，增强电力系统运行的稳定性。动态无功补偿装置可以跟随系统中用电负荷功率的变化而实时的调整其无功的输出，极大提高了无功补偿的效率，对电力系统的稳定运行有着重要的意义。静止无功补偿器(简写SVC)即动态无功补偿装置的一种。本文针对SVC进行了研究，并使用仿真软件对SVC建立仿真模型，验证了其动态无功补偿的效果。

1 TCR+TSC型静止无功补偿装置(SVC)

TCR由两个反向并联晶闸管、一个电抗器串联而成的，通过控制晶闸管的移向触发脉冲，能够让电抗器的感抗值可控，那么能够等效为连续可调的电感元件，能够吸收电网的感性无功；TSC由两个反并联的晶闸管、电容器和小电感串联构成，控制晶闸管在过零时导通来投切电容器，其可以等效为有级可调的电容元件，能够吸收电网的容性无功。以上可知TCR和TSC有着不同的局限，为了更好的对电网中的无功功率进行实时补偿，满足电网中不同状况下的无功需求，TCR+TSC装置便出现了，这种装置以电容器组作为分级粗调，以电抗器进行相控细调[1]。

TCR+TSC装置一般是用晶闸管控制电抗器和多组并联的晶闸管控制投切的电容器构成，通过监测电网电压的幅值来控制投入电网的电容器组数。因为电容器组容量是个定值，所以采用分级调节无功功率的方式，用其补偿的容性无功略微大于电网需要的容性无功，这时就需要电抗器提高一部分感性无功用来抵消电容器组过量投入而产生的过补偿。当电网需要容性无功时，此时TCR+TSC装置投入的容性无功容量略大于电网实际需要的容性无功容量，通过计算得出需要投入电网的感性无功容量，以用来抵消多余的容性无功，最后通过脉冲生成电路生成相对应的晶闸管的触发脉冲来改变投入电网的电感值，达到实时补偿系统无功的目的[2]。在电网需要感性无功时，TCR+TSC装置内只有TCR工作，向系统提供平滑连续可调的感性无功功率。采用此设计方式，需要明确在额定电压点附近时，TCR与TSC要得到准确投入，以免出现二者同时运行给电力系统造成不必要振荡的现象[3]。

TCR+TSC型SVC的总导纳是由各组TSC的电容值并联以及TCR的电感值两部分组成，较大的电抗值也就使其具备了更大的调节范围。而且由于TCR能无级调节无功功率，所以TCR+TSC可以做到连续、无级的调节系统的无功功率。

2 算例分析

2.1 样本建模

建立如图1所示的10 kV变电站的TCR+TSC型SVC的MATLAB/SIMULINK仿真图。建模中使用了110 kV/10 kV， 50 MVA的变压器，负荷侧是1个24 MW的有功负荷和1个14 Mvar和7 Mvar的无功负荷，无功负荷可以随时投入或切除，且并联了一个22 Mvar的SVC设备。

给定功率因数为0.95，在仿真的过程中计算当前的功率因数，及所需补偿的功率，并比较当前功率因数与给定功率因数0.95的大小及功率的范围，然后控制TCR和TSC的投入或切除。投入TSC可以提高功率因数，投入TCR控制连续输出感性无功功率。这样就实现了自动控制无功补偿的目的。其采用三相平衡电源输入，电路有功功率、无功功率计算电路，1个TCR与3个TSC，TCR及每个TSC都有单独的控制电路以输出对应的触发脉冲，驱动晶闸管工作，为电路提供所需的感性和容性无功，从而提高功率因数。

TCR+TSC型SVC建模仿真图如下所示：

2.2 仿真结果与分析

仿真以变压器容量为50 MVA，3个TSC容量均为7 Mvar，负荷为有功功率为24 MW，无功功率为21 Mvar时，测得功率因数变化情况如图2和图3。功率因数随着TSC投切数量的变化，呈现跳跃，而TCR的投入使得功率因数的变化连续。

由图4可知，在0.4 s时TSC1被触发，TSC1内晶闸管导通，以实现对系统无功功率的调节。

由图5可知，在1.96 s时TCR被触发。

在0.4 s时TSC1被触发，TSC1内晶闸管导通，以实现对系统无功功率的调节。在1.45 s时投入TSC2，其功率因数变化由0.9变为0.99，在1.96 s时投入TCR，其功率因数由0.99变为0.95达到要求。功率因数随着TSC投切数量的变化，呈现跳跃，而TCR的投入使得功率因数的变化连续。

3 结论

从对上述搭建的仿真模型可以看出，在变电站中，采用TCR+TSC型SVC的无功补偿方式，仿真结果与理论值误差很小，在误差范围内，方案可行。可以提高系统的功率因数和电能质量，降低电力系统的无功损耗，增强电力系统运行的稳定性，