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1、本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计计 ( (论论 文文) )题目：电力系统静态无功补偿系统设计与仿真题目：电力系统静态无功补偿系统设计与仿真教学单位教学单位 电气信息工程学院电气信息工程学院姓姓 名名 薛宝星薛宝星 学学 号号 201031001136201031001136 年年 级级 2010 级级 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化指导教师指导教师 邵仕泉邵仕泉 职职 称称 副教授副教授 20142014 年年 3 3 月月 2020 日日-摘摘 要要文章介绍了电力系统无功功率补偿的原理与应用，其中重点介绍了目前在电力系统中广泛采用的各种静态无功功率补偿装置的原理及功能
2、。其中主要包括两大类，电容器、电抗器无功补偿的基本原理及静止无功补偿器的基本原理，分析其代表性的并联电容补偿方式。并简要介绍了晶闸管相控电抗器型（TCR） ，晶闸管投切电容器型（TSC） ，TCR+TSC 混合型以及可控饱和电抗器的工作原理及应用。用 Matlab 对 TCR 型无功补偿进行仿真实验。对电力系统中的无功补偿技术发展进行了展望。关键词关键词: : 静止无功补偿装置，TCR，TSC，Matlab-AbstractThis paper introduces the principle and application of reactive power compensation of
3、power system, the importance of which is to introduce the principle and function of all kinds of static reactive power compensation devises which are widely applied in power system and which mainly include two categories, the basic principle of reactive power compensation capacitor, reactor and the
4、basic principle of static reactive power compensator，analyzes the typical parallel capacitor compensation mode.Briefly introduces the principle and application of Thyristor control reactor(TCR), Thyristor switched capacitor(TSC), the hybrid of TCR and TSC and controllable transducer.Gives a simulati
5、on of TCR type reactor power compensation by Matlab and the future of power system is mainly focus on the reactor power compensation technique.Key word: Static Var Compensator ,TCR, TSC, Matlab- -目录第一章第一章 引言引言11.1 无功功率在电网中的作用11.2 无功功率对电力系统的影响31.2.1 无功功率对有功功率的影响. 31.2.2 无功功率对电压的影响. 31.2.3 无功功率对线损的影响.
6、 4 1.3 无功系统无功电源与无功负荷41.3.1 电力系统的无功电源. 41.3.2 电力系统的无功负荷. 5 1.4 无功功率补偿.61.4.1 无功补偿的作用. 61.4.2 无功补偿装置.7第二章第二章 静态无功补偿静态无功补偿.82.1 并联电容器.82.1.1 并联电容器补偿无功功率的原理.92.1.2 并联电容器补偿无功功率的方式.112.1.3 并联电容器补偿容量的确定132.2 并联电抗器 152.2.1 并联电抗器在电力系统中的作用152.2.2 并联电抗器装置容量的计算16第三章第三章 静止无功补偿器静止无功补偿器.183.1 静止无功补偿器的概念.183.2 SVC
7、的类型.193.3 晶闸管可控电抗器（TCR）.193.4 晶闸管投切电容器（TSC）.203.4.1 晶闸管投切电容器的基本原理.203.4.2 晶闸管投切电容器的投切时间.213.5 可控饱和电抗器.233.5.1 可控饱和电抗器的工作状态.233.5.2 可控饱和电抗器的补偿原理.243.5.3 可控饱和电抗器的优点与缺点.25第四章第四章 无功补偿装置的仿真无功补偿装置的仿真.264.1 仿真的原理.26 4.2 仿真图概述.26 4.3 仿真结果及分析.34 结束语结束语.36 参考文献参考文献.37 致谢致谢 .38- 1 -第一章第一章引言引言1.11.1 无功功率在电网中作用无
8、功功率在电网中作用无功功率补偿是保持电力系统高质量运行的一种重要技术手段，同时是电力系统研究面临的重要课题，受到相关人员越来越多的的关注。无功功率补偿之所以受到广泛关注的原因主要是无功功率在电力系统中的重要作用(决定的。无功功率的主要作用体现在：(1) 由于电压时衡量供电质量的重要指标之一，无功功率平衡可以稳定电网的电压，防止因无功不足引起的电网电压波动。无功功率与电压的关系2可以有如下解释：如图 1.1 所示图 1.1 无功功率与电压的关系在环网中串入一附加电势，以表示环网各线路阻抗和，表示纵向 EzEx附加电势，相位与电压一致，表示横向附加电势，其相位与电压差yEo90Nx NyNyx N
9、yx NyxN fcfcfcUXEjUXERXUXRREXEjUXRXEREUjXREjEzUEjQPS远大于由于 2222)(由上式及图 1.2 的相量图可见，改变无功功率主要是改变电压的大小。图 1.2 无功功率与电压相量- 2 -(2) 减少电网中无功功率的流动可以减少因其而引起的电能损耗。以一输电线路的等值电路如图 1. 3 为例：图 1.3 等值电路由电力系统知识，电能在阻抗 R+jX 的损耗，近似为(1-1) )(2 22 22 2jXRUQPS所以在输送有功功率一定时，减少输送的无功功率 Q 可以减少电能损耗。(3) 无功功率可以提高功率因数3，不仅有上述节能的作用，还可避免增大
10、设备的容量。 无功功率还有很多作用，如保持电网的稳定问题等等，鉴于此很有必要对无功功率补偿进一步的探索。以下就以无功功率为研究出发点，再较为详细介绍静态无功补偿技术4，其中包括并联电容器和并联电抗器，串联电容器，串联电抗器等等，其中串联电抗器由于原理上的缺陷即导致静态稳定极限减小，对电网不利，没有广泛采用，而串联电容器只是在高压输电系统中为提高稳定性，或在中压配电系统中位改善电压质量，有一定的适用范围。原因在于，为控制潮流而改变串联电容的容抗投切电容器组，而频繁地投切相应的开关电器必然伴随机械磨损，即使不引发事故，也将要求开关电器经常维修，这就限制了串联电容的推广。因此本文仅介绍了并联电容器和
11、并联电抗器补偿。至于动态无功补偿技术5，作为较为先进的补偿手段目前它们在电力系统中的广泛应用。主要包括两大类，一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置 SR，另一类是晶闸管控制电抗器 TCR、晶闸管投切电容器 TSC。这两种装置统称为静止无功补偿器 SVC6，这是由于它们均使用电力电子开关代替传统的开关接入系统。可使补偿时无损，快速，平滑的优点，从而成为了无功补偿的主流。- 3 -1.21.2 无功功率对电力系统的影响无功功率对电力系统的影响电力系统中的无功功率主要用于电路内电场和磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，不对外做功，为系统提供电压支撑，在电源和负荷之间提供电压降落所需的势能。无功功率不直接作为实际消耗之功，但无功功率的交换将引起发电和输电设备上的电压降和电能损失。1.2.11.2.1 无功功率对有功功率的影响无功功率对有功功率的影响输电线路的主要任务是输送有功功率，而为了实现有功功率的传输和电网无功功率的平衡，一般也需要输送一定量的无功功率。输送无功功率时需要消耗有功功率。当有功功率一定时，无功功率越大，则网络中的有功功率损耗就越大。当电力线路的传输能力一定时，传输无功功率越小，则传输有功功率的能力越大。1.2
