FC-TCR晶闸管控制电抗器的仿真研究(2)

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综上所述，无功功率对电源及工业企业内部供配电系统都有不良影响。从节约电能，改善变配电设备的利用情况和提高电能质量等方面考虑，都必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响。为此，需要安装无功功率补偿设备。而且无功补偿应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率补偿，本文只简述对基波无功功率的补偿。在三相负载不平衡的场合，通过适当地对无功补偿可以平衡三相负载的有功及无功功率。

1.2 无功补偿的原理

以改善电压调整的基本功能为例，对动态无功功率的补偿的原理作简要介绍。

无功功率动态补偿单相电无功功率动态补偿原理

上图1-1所示为无功功率动态补偿单相电路。其中，为系统电压；和分别为系统电阻和系统电抗。假设负载的变化很小，有，则假设时，上图中实线所反映的即是系统电压与无功功率关系的特性曲线。由图可得，该特性曲线是向下倾斜的，所以说当增加无功功率Q时，系统中的电压在逐渐下降。实际中，可以用式1-1来表示系统的特性曲线：

或者写为： (1-2)

上式中：表示系统在无功功率Q为零时的电压；

表示系统的短路容量

可见，无功功率的变化会引起系统电压的变化。所以当补偿器加入系统之后，负载的无功功率加上补偿器的无功功率才是系统供给的，如式1-3所示:

(1-3)

所以无功功率在系统中动态补偿的原理：如果负载在电力系统中的无功功率Q发生变化时，补偿器的无功功率始终能够平衡的变化，即ΔQ=0，则ΔU=0，此时的电压基本保持恒定状态。正如上图1-2所示：系统的动态无功补偿，而且使系统保持在Q=Qa=常数的状态。

1.3 无功补偿的意义

电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切相关。电压质量直接影响着线路的损耗，电网的稳定运行等等。因此，必须对系统各支点进行监视和控制，控制中枢点电压让其在合理的范围内，再辅以各种分散安排的电压调整，就可以使各用户处的电压保持在容许的偏移范围内。而且用户中存在着大量的对无功功率使用变化的精密设备，所以必须对系统进行无功功率的补偿。

1.4 无功补偿技术的发展

1.4.1 早期的无功补偿装置

a. 同步调相机

同步调相机的运行过程和同步电动机的空载运行状态相似,所以说在欠励磁运行过程中，同步调相机要从系统中吸收无功功率；而在过励磁运行时，同步调相机能够向电力系统提供感性无功功率相当于一个无功电源。对于实际中的需求和系统稳定性的要求，过励磁容量一般为欠励磁的2倍。同步调相机若装有自动励磁调节装置则能够随该点电压值的变化而改变输入或输出的无功功率，从而进行电压的调节。但是同步调相机的缺点也有很多：有功功率的损耗较大，运行维护较复杂，响应速度也较慢等等。所以渐渐被静止无功补偿装置所取代。

b. 静电电容器

该装置供给系统的无功功率Qc与所在节点处的电压V的平方是成正比的，如式1-4所示:

（1-4）

上式中，为容抗。

易见当节点的电压下降时，该装置会减少供给系统的无功功率。所以说，如果因为一些其他原因导致系统的电压下降时，系统的电压会由于静电电容器无功输出的减少而继续下降。由此可知静电电容器的缺点即是：无功功率的调节性能是比较差的。同时一般需要串联电抗器，为了限制涌流，抑制高次谐波的影响。但是因为系统中有谐波，有可能发生谐振，放大谐波，因此烧毁电容器的事故也会发生。为了调节在系统运行过程中静电电容器的功率，可以将静电电容器联成多个个组。随着系统中负载的变化，切除或者投入静电电抗器以此对系统的补偿功率进行不连续调节。