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电器设备 Equipment

2010年第05期总第276期

比常规变电站布置减少占地面积60%左右，总体造价

较为节省；土建施工只需建一个整体平台基础，电气安装

工期也大大缩短。

每个间隔的操作及信号的采集均由各自的控制柜提

供，他们之间的电气连接均采用插头插接以及电缆传输方

式，现场接线较常规变电站快速、方便。

组合电器可以电动移开，维修较为方便；而常规布置

现场工作较多，维修较为困难。

ZCW8-126敞开式组合电器相对常规布置而言，一次

接线方式较为灵活，检修时不影响用户连续用电，且变电

站总体结构简洁美观。

3在北桥站的技术改进和设计创新

在北桥站的设计中，除了首次选用ZCW8-126敞开式

组合电器以外，还因地制宜，进行了一系列的技术改进和

设计创新，主要体现在如下五个方面。

3.1 主要构架及设备支架采用钢管杆

与进线龙门框架保持一致，既便于安装施工，也使站

内整齐紧凑，美观靓丽。

3.2 主道路路面抬高

组合电器安装零平面降低的方式，确保了安装龙门框

架及手车轨道时，组合电器的动插头与静触头吻合严密。

3.3 取消了110 kV 电压互感器移动手车

改变原生产厂家结构。采用可拆卸螺栓连接的方式安

装电压互感器，同样满足维护检修时的安全需要。

3.4 取消了110 kV线路侧的接地开关

组合电器检修时由检修单位验电后，现场在110kV线

路侧挂接地线来实现接地的功能。

3.5 取消了站内二次电缆沟

由于北桥站二次电缆较少，所以采用“检查井+保护

钢管直埋”的方式敷设二次电缆，这避免了电缆沟凌乱突

出地面，使地面参差不齐的缺点。

4应用前景

ZCW8-126敞开式组合电器具有占地面积小，安装检

修方便，工厂化生产质量高，综合造价低（同类ADDA公

司COMPASS变电站的50%），一次接线灵活等优点，随

着国家电网公司智能化电网建设的不断深入推进，在城乡

电网建设与改造工程中具有广泛的应用前景。

（责任编辑：马宗禹）

随着工业技术的不断发展，非线性负荷广泛采用，使

电网电能质量下降，产生大量的高次谐波，影响通信、广

播及电网继电保护装置的正确动作，甚至不能满足正常工

业及生活用电要求。

1大功率电弧炉对电网电能质量的干扰

1.1 使功率因数降低

因电弧炉负载是高感性的，电弧炉的接入使电网的功

率因数恶化。超大功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数

甚至低到0.1，这样引起母线电压严重降低。电压降低又

相应降低电弧炉的有功功率，使熔化期延长，生产下降。

1.2 使电压闪烁和波动

超高功率电弧炉是电网很大的负载，运行中经常导致

电网电压的快速波动，频率为0.1～30Hz，超大功率电弧

炉产生的电压波动和闪变往往超标（GB12326-2000）规

定，必须加以抑制。

1.3 使三相电压与电流不对称

另一个重要问题是三相负载不对称引起电网三相电压

及三相电流不对称。当前电弧炉大型化、更超大功率化，

结果供电电网的容量往往只有电弧炉变压器容量的20～40

倍或更低，故必须采用补偿。

1.4 产生高次谐波

电弧炉的谐波电流成份主要为2～7次，其中2、3次最

大，其平均值可达基波分量的5％～10％，谐波电流流入

电网，使电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动以

及保护误动作等。

2谐波的产生及危害

主要由非线性负载产生，当电流流经非线性负载时，

则负载上电流为非正弦波形，即产生了谐波。

主要非线性负载装置包括：电弧炉运行引起电压波

动；变压器空载合闸产生励磁涌流；单相电容器组开断时

的瞬态过电压干扰；整流器和逆变器产生的谐波电压、电

流等。

如果电网的谐波特别严重，则不但使接入的设备无法

正常工作，甚至会造成故障。高次谐波电流会使输电线路

能耗增加。如果是电缆线路，电缆线路对地电容比输电线

路相比要大10～20倍，而感抗仅为其1/3～1/2，所以很容

SVC及mSVC技术冬大龙，华北电网公司唐山供电公司

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2010年第05期总第276期

易形成谐波谐振，造成绝缘击穿。

3次及其倍数谐波电流侵入三角形连接的变压器，会

使绕组发热。对Ｙ形连接中性线接地系统中，侵入变压器

的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。

3抑制电网高次谐波的方法

抑制超大功率电弧炉提高供电电压等级是治标的方

法，因为电炉对电网和自身影响的各种量值并未消除，加

SVC装置是治本的办法，它使电炉对电网和自身影响的各

种量值大部分就地消除了。

3.1 SVC装置

SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，它可使所

需无功功率作随机调整，从而保持系统电压水平的恒定，

和对负序分量起到有效的滤除作用，SVC的特点之一是响

应快，它能快速提供容性无功，以提高电压储备能力、输

电线路的输送能力；故障时能使关键节点获得强有力的电

压支撑，防止电压稳定破坏。

SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机

调整，此时电压水平能保持恒定不变。

SVC由可控支路和固定（或可变）电容器支路并联而

成，主要有四种型式。

TCR型（可控硅阀控制空芯电抗器型）它用可控硅阀

控制电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时

间快（5～20ms）、运行可靠、无级补偿、分相调节、能

平衡有功、适用范围广、价格便宜等优点。TCR装置还能

实现分相控制，具有较好的抑制不对称负荷的能力，因而

在电弧炉系统中采用最广泛。这种装置有的还采用了先进

的光电转换技术。

TCT型（可控硅阀控制高阻抗变压器型）优点与TCR

型基本相同，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大

一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或

户外，价格较贵，因而未能得到广泛采用。

TSC型（可控硅开关控制电容器型）分相调节，直接

补偿，装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调

节，综合价格比较高。

SSR型（自饱和电抗器型）维护较简单，运行可靠，

过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪声

大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐

波电流，无平衡有功负荷能力。

3.2 mSVC磁控式电抗器式动态无功补偿装置

mSVC由补偿滤波支路和磁控电抗器（MCR）并联支

路组成，其中补偿滤波支路经隔离开关固定接于母线上，

补偿滤波支路由电抗器、滤波电容器和电阻器组合而成，

与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼有无功补偿的作

用。磁控电抗器（MCR）是起电压控制和无功补偿重要

作用的装置，它是在磁放大器的基础上发展起来的，借助

控制电流的激磁改变铁芯饱和度，通过改变可控晶闸管的

导通角，从而改变控制电流的大小，使电抗器铁芯饱和程

度改变，进而改变电抗器的输出阻抗，达到平滑调节无功

输出的目的。

如当负载无功功率突然增大时，磁控式动态无功补偿

控制装置对可控硅的触发导通角减小，控制直流激磁。触

发角越小，使控制回路的电流增大，铁芯饱和度越高，电

抗器的感抗越小，输出的无功功率减小，这样负载的无功

功率的恒定部分由补偿（滤波）支路补偿，而变动部分由

磁控式电抗器平衡。

3.3 有源滤波器

随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步

转向有源滤波器（APF）。APF是利用可控的功率半导体

器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电

流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的

目的。

APF作为改善供电质量的一项技术，在日本、美国、

德国等工业发达国家已得到高度重视和日益广泛的应用，

因为它有着无源滤波器所不具备的技术优势。但目前要想

在配电网中完全取代无源滤波器还不太现实，因为APF的

成本现阶段仍然较高，随着电力电子工业的发展，器件的

性价比将不断提高，APF必然会得到更广泛应用。

3.4 新型SVG装置（静止无功电源）

国外近年来采用的可关断可控硅管（GTO）静止电

源，又称为新型静止无功电源（SVG）。

SVG以电压逆变器为基础，通过控制GTO的触发相

位，可改变电容器C的电压，从而改变SVG的输出电压

UA的幅值，达到调节SVG吸收或发出无功的目的。有文

献介绍SVG中的电容器比同样容量SVC中并联的电容器容

量要小。但SVG也存在缺点即只能在三相平衡的电力系统

中运行，同时GTO元件在SVG发出无功时关断较困难。

参考文献

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清华大学出版社,2001.

[2] 闫从逊.新型静止同步补偿器STATCOM的研究[D].沈阳工业

大学硕士学位论文.

[3] 胡代珍，等.面向不平衡负荷补偿的景致无功补偿装置的

研究[J].广东电力，2009，3.

[4] 武守远，赵刚，等.全数字式TCR控制器的设计及实验[J].

电力设备，2008，5.

[5] 唐山侉子庄变电站SVC技术使用说明书.

（责任编辑：马宗禹）