无功补偿技术及其应用毕设开题报告

江苏大学2011级毕业（设计）论文开题报告 电气信息工程系（院）电气工程及其自动化专业题 目 无功补偿技术及其应用 学 生 姓 名 顾 磊 班 级 电气卓越1102 学 号 3110501036 指 导 教 师 姜晋文 日 期 2014 年 3 月 20 日一、与本课题有关的国内外研究情况：无功功率补偿对电力系统有着重要意义。对电力系统进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小网络有功功率损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，提高系统运行安全性。早期的无功补偿装置是同步调相机、固定补偿电容器和机械开关投切电容器组（MSC）。目前广泛应用的是静止无功补偿器SVC（Static Var Compensator），它是一种动态无功补偿装置。SVC 有以下几种形式：饱和电抗器型（SR 型SVC）、晶闸管投切电容器型（TSC 型SVC）、固定电容晶闸管控制电抗器型（FC-TCR 型SVC）、机械投切电容器-晶闸管控制电抗器型（MSC-TCR 型SVC） 以及晶闸管投切电容器-晶闸管控制电抗器型（TSC-TCR 型SVC）。TCSC （thyristor controlled series capacitor），可控串联电容补偿是一种基于晶闸管控制的串联补偿装置。主要应用于电力输电系统提高输电网的传输能力和系统稳定性，是近年来发展起来的先进的串联补偿技术。SVG 又称STATCOM，即静止无功发生器或高级静止无功补偿器（ASVC），它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO 构成的换相交流器。SVG 分电压型和电流型桥式电路两种。由于电压型控制方便，损耗小，因此在实际应用中被广泛采用。通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位、幅值或者直接调节其交流侧电流进行无功功率的交换。与SVC 相比，其调节速度更快，调节范围更宽，欠压条件下的无功调节能力更强，因此具有良好的补偿特性。各种无功补偿装置中，调相机补偿是早期的无功补偿装置，成本高，安装复杂，目前正逐步被淘汰。MSC 出现也比较早，在技术上已不属于先进，但结合目前先进的控制技术，MSC 以其优良的性价比，在无功负荷波动不太频繁的场合，依然具有广泛的市场。目前，在国外SVC 技术已经相当成熟并取得广泛的工程应用，STATCOM 装置作为一种比SVC 在动态补偿上表现更良好的先进补偿装置已经开始实现产业化并应用于工程领域，只是因为价格比较高，还不能完全取代SVC 在动态补偿领域的作用。目前动态无功补偿中SVC 占绝大部分份额，而高电压等级，大容量的SVC 项目几乎全部被ABB、Siemens 等跨国公司垄断。ABB 公司于上世纪70 年代开始研制SVC，并于1972 年在世界范围内第一次将SVC 应用于钢铁厂，1979 年将SVC 应用于铁路系统。目前，SVC 在动态并联补偿中占据统治性地位。1998 年，ABB 推出新一代动态无功补偿技术，SVC Light，即通常所说的STATCOM。西门子公司对基于晶闸管控制技术的无功补偿技术的研究也起始于上世纪70 年代，第一套SVC 产品（TCR 型）于1980 年被订购。1984 年，提供了一套TSC 型SVC。目前，生产的SVC 产品达到100 套，总容量7702MVA，涉及19 个国家。西门子还在美国的Nucor安装了世界最大的SVC 系统，容量达410Mvar。GE 在串联补偿领域拥有先进的技术和生产能力，目前，GE 提供的串联补偿装置的总容量超过了29Gvar。GE 是最早提供TCSC 装置的企业。另外，GE 还生产性价比良好的MSC 装置。在国内，目前机械投切电容器的方式比较普遍。尤其加入控制系统后，在负荷波动幅度和频率变化不大，在对响应速度要求不高的配电网络中，MSC 以其优良的性价比，依然具有广泛的市场。国内SVC 的主要生产企业是荣信电力电子股份有限公司、西电科技、电科院电力电子公司。其中西电科技和电科院引进的是ABB、Siemens的技术，荣信引进的是乌克兰的技术。他们都是中国最早一批引进SVC 设备和技术的国内企业。其中电科院的鞍山红一变SVC 国产化工程（35kV，100Mvar）是国内第一套应用于输电网络的国产化SVC 产品。但目前国内电气化铁SVC 的使用还比较少，且只是在支线上应用。1994 年作为原电力部重大科技攻关项目，由河南省电力局和清华大学共同研制的20Mvar 的STATCOM 于1995 年并网运行，使中国成为世界上第4 个拥有大容量STATCOM 的国家。2002 年11 月，国家电网公司科环部主持通过了“上海电网黄渡分区50 Mvar 的STATCOM 示范工程”。在国内，机械投切电容器（MSC）装置以其低廉的价格，依然占据很大的市场份额。目前国内企业只能供35kV 及以下的SVC 装置，STATCOM 在国内还没有实现产业化，国内的STATCOM 技术尚处试运行阶段，国内比较先进，且占据一定市场份额的动态无功补偿装置仍是SVC。在欧、美、日本等一些发达国家，SVC 补偿装置已经取得广泛应用，STATCOM 补偿装置的产业化也有将近十年的时间。二、本课题研究的主要内容及方法：了解电力系统的组成，了解无功功率的形成及在电力系统传输方式；掌握无功补偿的原理，补偿方式、补偿位置；掌握无功补偿设备的工作原理；掌握低压主要一次元件和常用的二次元件的工作原理、性能、参数。基本掌握低压成套开关设备的结构、安全等内容；某无功补偿控制设备的电气设计（一次、二次.、端子排、设备表），采用CAD制图。三、本课题所需要解决的问题：解决无功有什么用，什么设备产生无功，无功的副作用，无功的基本补偿理论，无功补偿的位置，无功补偿的设备有哪些等问题。掌握无功补偿与电力节能的关系，掌握电网谐波治理的基本原理和实用技术，掌握这方面电气新技术、新产品的应用，学会无功补偿和谐波治理的电气设计，并能分析制定几个方案。四、预期结果及其意义： 通过本课题毕业设计，认识到适当的无功补偿对电力系统的重要意义，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小网络有功功率损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，提高系统运行安全性。深入掌握无功补偿与电力节能的关系，掌握电网谐波治理的基本原理和实用技术，掌握这方面电气新技术、新产品的应用，学会无功补偿和谐波治理的电气设计，为从事电气设备方面的专业工作打好基础。