SVC装置原理及构成浅析

SVC装置原理及构成浅析

李任萍

（新疆龙源风力发电有限公司新疆乌鲁木齐830054）

SVC：StaticVarCompensator为SVC的缩写，其本意是静止型的动态无功补偿，本站所使用的补偿器为：TCR晶闸管控制电抗器。

TCR：ThyristorControlledReactor为TCR的缩写，其本意是晶闸管控制电抗器。

一、SVC设备的组成

1、SVC的组成：SVC由电抗器，电容器、滤波器，晶闸管（阀组），水冷系统、控制保护等构成。

二．SVC设备的基本概念及主要功能

1、组成SVC设备的基本概念定义

空心电抗器：是SVC吸收无功或调节无功的主体，具有良好的稳定性，电抗器为干式的，冷却方式为自然冷却。空心电抗器和TCR阀组为串联后接成三角形，然后并入电网。

电容器、滤波器：向系统提供容性无功，并滤除电网有害谐波。

晶闸管阀组：晶闸管阀组是SVC无功变化的控制主体，晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅，晶闸管（Thyristor）是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且它的工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。阀体由一定数量的晶闸管及其附属器件组成，阀组的冷却方式采用密闭式水冷却循环方式，触发方式采用光电触发。

晶闸管阀组的触发系统主要由两部分构成，一部分位于控制室的阀基电子设备VBE，另一部分位于阀本体上的晶闸管控制单元TCU。

阀冷却水处理系统：晶闸管阀组的冷却设备采用密闭式纯水冷却循环系统，冷却系统可以保证在TCR的各种运行工况下，晶闸管阀组均能正常运行，内循环冷却系统采用全密闭形式，冷却介质通常为纯水和乙二醇，能保证在最低环境温度下（低于零度）循环管路不出现冻结，所有阀门，滤网，水泵等管道金属部分都采用了不锈钢材料，避免管道的腐蚀。

2、工作原理

晶闸管控制电抗器是静止型动态无功补偿装置的主要形成之一，它属于并联补偿，将每相电抗器与晶闸管阀组串联之后，三相连接成三角形接线方式并入电网，就构成了常用的TCR接线。

通过控制晶闸管阀组的导通时间长短，就可以改变与其串联的电抗器中的电流大小，从而改变电抗器吸收电网的无功功率值

晶闸管阀组导通时间长短，是由其触发时间（相角）决定的，对于工频电压来说，晶闸管触发相角的理论值为90度到180度，与其相应的晶闸管的导通角为180度直到0度，在理论上，可以被控制的导通时间为0到10毫秒（对应50Hz），或者0到8.33毫秒（对应60Hz）。

三、SVC的主要功能：

SVC可以被看成是一个动态无功源。根据接入电网的需求，它可以向电网提供无功（容性），也可以吸收电网多余的无功（感性），把电容器组（通常是滤波器组）接入电网，就可以向电网提供无功，当电网并不需要太多无功时，这些多余的容性无功就由一个并联的空心电抗器来吸收。这个空心电抗器的电流是由一个晶闸管阀组来控制的，借助于对晶闸管阀触发相角的控制，就可以改变流过空心电抗器的电流，从而保证SVC在电网接入点的无功量正好能将该点电压稳定在规定范围内。

由于TCR型SVC用晶闸管控制线性电抗器实现较快，连续的动态无功率调节，具有反应时间快，运行可靠，无级补偿，分相调节，能平衡有功等特点，因此具备如下等特点：

（1）在电力系统扰动情况下，提供有效的电压支撑。

（2）提高输电系统的静态和动态稳定性。

（3）减小电压和电流不平衡，抑制不对称负荷。

（4）减小由于电压波动引起的闪断。

（5）增加输电线路的有功功率传输容量。

（6）滤除流入系统的谐波电流。

四、SVC设备的常见故障检查及处理

1、晶闸管阀组问题

1．晶闸管损坏

现象：从后台界面看到阀组中相应位置的晶闸管状态显示为红色，即表示该位置的晶闸管为故障状态。

判断：用万用表测试该晶闸管及的电阻时，显示为零或接近为零，拆除该级的两只晶闸管之间的任一组软连接线，分别测试两只晶闸管的阳极和阴极之间的电阻值，最终确定损坏的晶闸管。

处理方案：更坏损坏的晶闸管。

2.TCU损坏

现象：无IP信号回报，施加触发脉冲后，晶闸管并未导通，未出现过电压时，得到FP信号等。

判断：可能原因，TCU取能回路损坏，回路电路异常。

处理方案：更坏损坏的TCU单元。

3.阻尼电容损坏

现象：外壳焊接处开裂，鼓肚子，漏油等。

判断：电容器内部油层过低，导致介损增大发热，当散热条件不好时，内部膨胀造成损坏。

处理方案：更坏损坏的阻尼电容。

4.光缆损坏

现象：后台显示无IP信号或某位置元件故障。

判断：交换同串相邻两根IP光缆，故障转移。

处理方案：有备用光缆更换被用光缆，无备用时需要重新放置光缆。

5.水管法兰渗漏水

现象：阀组进出水管及弯管处法兰连接部分出现渗水、漏水现象。

判断：法兰固定螺栓松动，内部密封圈损坏货变形，法兰对接不平整。

处理方案：紧固螺栓，更换损坏密封圈，更换管道。

2、电抗器问题

1.匝间击穿

现象：电抗器线圈绕组匝间局部烧毁，有放电击穿痕迹。

判断：通常因绝缘老化，包封损坏导致受潮，其它硬破坏等因素。

处理方案：局部修补或整体绕组更换。

2.绕组过热损坏

现象：明显的局部货大部烧毁现象，通常玻璃纤维或环氧层会烧黑泛白，严重时，铝绕组会外漏。

判断：绕组长期过载运行，导致发热严重，温度超过了绝缘材料的允许值。

处理方案：确定过载原因，更换损坏绕组。

3、滤波电容问题

1.漏油

现象：滤波电容外部出现明显油迹，严重时有滴漏的油珠。

判断：通常由箱体密封处焊接质量或者套管接口密封不严造成，少部分原因是运行过载造成温度超标引起。

处理方案：分析原因及时更换。

2．瓷瓶破裂

现象：电容器瓷瓶套管出现裂缝或明显损坏。

判断：通常是运输过程中货者安装过程中出现碰撞造成。

处理方案：更换破裂瓷瓶套管。

4、水冷却问题

1.阀门漏水

现象：正常水路循环时，在压力符合要求的情况下，连接阀门出现渗漏水现象。

判断：连接螺钉松动，密封垫偏离位置或者老化损坏。

处理方案：重新紧固螺栓，矫正密封垫，更换老化密封垫。

2.主水泵切换频繁

现象：正常设定的主水泵切换时间为168小时，如果在数分钟货数小时就自主切换，属于故障状态。

判断：检查主水泵设定时间是否正确，检查PLC程序是否异常，检查继电器接触是否正常。

处理方案：确定故障原因进行调整更换。

3.外冷风机频繁起停

现象：外冷却风机频繁起停，起停时间在一个小时货更短。

判断：外冷却风机频繁起停通常由内循环水温决定，而且设有一定的温度滞回值，确定滞回值。

处理方案：验证设定值，调整设定温度。

4.电导率过大

现象：正常运行的水的电导率为0.5s/cm，超过该值属于异常。

判断：管道内由较多杂质，添加了非纯水媒质，去离子树脂到达使用寿命等，是造成此类现象的主要原因。

处理方案：清理管路，重新加入纯水或更换去离子树脂。

五、小结

综上所述，电压不稳定的发生变化过程为动态过程，系统中所有的动态元件包括发电机及其控制系统、动态负荷、有载调压变压器以及无功补偿设备都对电压的稳定起着重要的作用。所以，SVC如何在系统发生大扰动后尽快维持系统电压是SVC能否满足电网要求的最重要的指标。

电力系统中电能质量的优劣决定了整个系统的供电可靠性，而改善电能质量措施涉及面又很广，主要包括无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等方面。静止无功补偿装置（SVC）装置是一种综合治理电压波动和闪变、谐波以及电压不平衡的重要设备，是并网型风力发电场必备的无功补偿设备。