SVC典型的電壓電流特性如圖2所示，在它的容量范圍內(nèi)SVC吸收或產(chǎn)生無(wú)功以維持電壓的恒定，這個(gè)特性相當(dāng)于理想電壓源Uref與系統(tǒng)電壓U在連結(jié)點(diǎn)處同相位，或一個(gè)由電壓控制的電納在同一連結(jié)點(diǎn)上，如圖2的（b）和（c）。這樣靜止無(wú)功補(bǔ)償器的作用就像一臺(tái)同步調(diào)相機(jī)，但它沒(méi)有慣性，并且它的響應(yīng)速度要比調(diào)相機(jī)快的多。
2〓靜止無(wú)功補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)的作用
2.1〓電壓控制
如果電力系統(tǒng)的短路容量水平低或線路較長(zhǎng)，電壓將嚴(yán)重地受到負(fù)荷變化的影響。在重載下，電壓將大幅度下降甚至系統(tǒng)垮臺(tái)。電壓下降如引起低電壓保護(hù)動(dòng)作，就會(huì)導(dǎo)致許多負(fù)荷停電。然而在輕載時(shí)，系統(tǒng)電容過(guò)補(bǔ)償，同步發(fā)電機(jī)短時(shí)間過(guò)激，引起變壓器飽和，它將產(chǎn)生過(guò)多的諧波，如有可能會(huì)與電容器組、輸電線路等發(fā)生鐵磁諧振，這可能使避雷器動(dòng)作和損壞、電容器和電動(dòng)機(jī)因諧波而過(guò)熱、用戶設(shè)備損壞。如果在系統(tǒng)上安裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器，在它的額定容量范圍內(nèi)，將維持負(fù)荷電壓在設(shè)計(jì)的限度內(nèi)，若SVC的容量無(wú)限大，則在任何負(fù)荷下維持母線電壓為恒壓，如圖3所示。
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2.2〓負(fù)載平衡
不對(duì)稱或單相負(fù)荷將使電壓不對(duì)稱，引起系統(tǒng)設(shè)備過(guò)載，旋轉(zhuǎn)機(jī)產(chǎn)生附加損耗，加上合適的靜止無(wú)功補(bǔ)償器可以達(dá)到以下目的：
（1）負(fù)載及電壓平衡；
（2）較正功率因數(shù)。
對(duì)于不斷變化的負(fù)荷例如電弧爐、電氣化鐵路等，采取各相獨(dú)立調(diào)整的SVC可以解決不對(duì)稱負(fù)載平衡化的問(wèn)題。假定在某一時(shí)刻，負(fù)載的導(dǎo)納（Gab+jBab）、（Gbc+jBbc）、（Gca+jBca），按復(fù)功率關(guān)系p-jQ=U2（G+jB），于是，為了平衡，各相所需無(wú)功并聯(lián)導(dǎo)納由下式確定：
B■■=-B■+（G■-G■）/■（1）
B■■=-B■+（G■-G■）/■（2）
B■■=B■+（G■-G■）/■（3）
其中：-B■■、-B■■、-B■■項(xiàng)提供負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償，而（G■-G■）/■、（G■-G■）/■、（G■-G■）/■項(xiàng)則提供相—相間有功負(fù)荷的平衡，最后計(jì)算得相—相間負(fù)荷等于：
G=（G■+G■+G■）/■（4）
舉例說(shuō)明：如在a、b相之間有一單相有功負(fù)荷，即Gab≠0，Gbc=Gca=0，Bab=Bbc=Bca=0，根據(jù)式（1）、式（2）、式（3）可得：
B■■=0
B■■=-B■■=G■■/■
這就是說(shuō)，要將單相負(fù)荷平衡到三相，需要在b、c相間加電容器，a、c相間加電抗器。
2.3〓增加系統(tǒng)阻尼
在電力系統(tǒng)中由于系統(tǒng)故障、負(fù)荷突降等所引起的大擾動(dòng)相對(duì)較少，而正常負(fù)荷變化和運(yùn)行操作所引起的小擾動(dòng)則要頻繁得多。此類(lèi)擾動(dòng)引電機(jī)機(jī)械振蕩，它們通常由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子阻尼電路和與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在一起的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器所阻尼。此種振蕩的阻尼依賴于輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制、發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)負(fù)荷特性，但是阻尼如太小就會(huì)導(dǎo)致持續(xù)電壓和功率搖擺，甚至發(fā)電機(jī)之間失去同步。如果在系統(tǒng)中安裝可以連續(xù)控制的快速反應(yīng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC，以引入SVC中合適的電氣參數(shù)，可以改變阻尼特性，增加系統(tǒng)阻尼，維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
2.4〓增加功率傳輸能力
電力系統(tǒng)傳輸功率容量一般受到運(yùn)行電壓和系統(tǒng)間轉(zhuǎn)移電抗的限制，對(duì)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型，功率表示為：
■=sinδ（5）
Pm=■（6）
式中 P——傳輸?shù)挠泄β剩?br />
Pm——傳輸?shù)淖畲笥泄β剩?br />
δ——首端與尾端電機(jī)內(nèi)部電壓之間的角度；
E——首端電壓和尾端電壓的幅值；
X——等值互聯(lián)電抗，其中包括發(fā)電機(jī)和變壓器漏抗、輸電線的電抗。
當(dāng)δ=90°時(shí)，最大有功功率Pm值達(dá)到最大，即Pm=P。
如在輸電線路上安裝SVC，由于SVC在連結(jié)點(diǎn)支撐電壓的能力而使輸電容量增加，當(dāng)一定容量的SVC應(yīng)用到互連電抗的中點(diǎn)時(shí)，則傳輸容量為：
■=2sin■（7）
這就是說(shuō)理論上穩(wěn)態(tài)極限現(xiàn)在達(dá)到180°，即最大傳輸功率增加一倍。
3〓工程應(yīng)用
2004年11月，由中國(guó)電力科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)制造的靜止無(wú)功補(bǔ)償器在鞍山紅一變投入運(yùn)行。此項(xiàng)工程是國(guó)家“十五”重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目，是我國(guó)自主研發(fā)的SVC第一次在電網(wǎng)上應(yīng)用。
鞍山紅一變?yōu)闁|北電網(wǎng)樞紐變電站，原有一臺(tái)額定容量為60Mvar的調(diào)相機(jī)，由于設(shè)備陳舊，僅能發(fā)出20Mvar無(wú)功功率，動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力低，系統(tǒng)電壓水平低，網(wǎng)損大；紅一變二次66kV系統(tǒng)帶鞍負(fù)和鞍山的主要負(fù)荷為沖擊性負(fù)荷，對(duì)系統(tǒng)電壓造成影響，使變電站主變過(guò)載。該工程以具有快速調(diào)節(jié)能力的靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC替代原有調(diào)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)，穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓，并抑制沖擊負(fù)荷和諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。整套SVC裝置和各濾波支路全部直接掛接在33kV母線，其中SVC額客容量80MVA，濾波器總安徽容量12Mvar；濾波器共設(shè)置6個(gè)支路，包括兩個(gè)3次、兩個(gè)5次、兩個(gè)7次單調(diào)諧濾波器。該工程投運(yùn)后，每年降低網(wǎng)損18000MW，計(jì)節(jié)約人民幣720萬(wàn)元，同時(shí)節(jié)省了100萬(wàn)元設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。表1是在66kV母線上分別對(duì)SVC投入前后的相關(guān)電氣參數(shù)進(jìn)行的測(cè)量結(jié)果對(duì)比。
表1 SVC投入前后的結(jié)果對(duì)比
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從表1可明顯看出，投入SVC后，系統(tǒng)母線電壓得到有力提升，三相電壓更加穩(wěn)定，功率因素也有了一定的提高。
4 結(jié)論
靜止無(wú)功補(bǔ)償器接入電網(wǎng)可完成不同的功能，利用它提供的經(jīng)濟(jì)、快速和連續(xù)的無(wú)功控制，比傳統(tǒng)的系統(tǒng)方法更為有效，可以維持系統(tǒng)電壓、平衡三相負(fù)荷、增加已有輸電系統(tǒng)的輸電容量、系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限。此外，SVC在阻尼次同步諧振、降低暫態(tài)過(guò)電壓方面也有一定的作用。
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