浅谈静止无功补偿装置的应用

浅谈静止无功补偿装置的应用
摘要：详细分析静止无功补偿装置（SVG）的特点，较之传统补偿装置的优越性，根据实际工程项目的特点，确定静止无功补偿装置SVG的选择和应用的原则，并分析其未来的发展趋势。

关键词：静止无功补偿装置SVG 实际应用发展趋势
1 系统中无功功率的影响
随着工业化程度的提高，土地资源紧张，目前许多企业远离供电负荷中心，一般通过高压架空线传输电能，在传输过程中造成了功率的损耗，特别是在传输无功功率过程中，线路损耗更为明显，因此供电部门要求企业实现就地无功功率平衡，既不输送无功，也不倒送无功功率，对于很多企业建设初期（或负荷性质决定），用电量较小，系统中的充电无功功率问题尤为突出，不仅造成了电能的浪费，同时增加了大量的用电费用，增加了用户的经济负担。

另外，一般变流设备的自然功率因数较低，只有0.7左右，导致系统的功率因数较低，浪费大量能源。

造成供配电系统的电能损耗增加，发配电设备的利用率下降，企业的电费支出增加，降低了企业的经济效益。

综上，大量无功会对用户本身及电网用电设备造成不良影响，这不仅带来运行隐患，威胁电网的安全稳定运行，给其他电气设备的运行带来不利影响，还会造成经济负担，影响经济效益。

2 静止无功补偿装置（SVG）的特点
静止无功补偿装置（SVG）可以快速平滑调节无功补偿功率的大小，实现实时补偿，全响应时间小于15ms，达到无过补、无欠补、无谐振、容感性负载-1～1的补偿效果，同时补偿容量不受系统电压跌落影响，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。

在系统发生短路故障情况下，SVG的动态无功调节能力可以加快故障切除后内部工况的恢复过程；在负载变化情况下，SVG可以使变电站的电压波动明显降低，在系统中用电负荷较小时，可针对系统中的充电无功功率，自动调整输出，提供感性无功，平衡系统中多余的充电无功，对工艺设备及变电站安全运行和稳定电能质量均有很好的作用。

3 静止无功补偿装置（SVG）与传统补偿装置的比较
为了更好地选择补偿装置，对静止无功补偿装置（SVG）与传统补偿装置的特点进行详细的对比和分析。

（1）补偿效果。

SVG采用元器件式产品，可补偿容感性负荷，达到功率因数0.99级的补偿效果，能有效避免过补和欠补。

传统补偿装置为元器件装置，可自由组装，但投切时为分组式投切，无功输出容量呈现阶梯式，补偿容量不能连续可调，很难达到与系统无功完全平衡，容易造成过补和欠补，补偿后功率因数一般为0.8～0.9左右。

（2）补偿范围。

SVG可动态双向（-1～1）连续调节无功，可从额定感性工况到额定容性工况连续输出无功功率，和固定电容器组合可构成任意范围的连续补偿。

传统的补偿装置采用电容器提供无功，只能补偿感性负荷，在系统呈现容性或在容性、感性间反复变化的时候，会失去补偿效果。

（3）补偿容量。

SVG采用有源型补偿电路，补偿容量受系统电压影响很小。

在系统电压较低时，也能够输出与额定工况相近的无功电流。

传统补偿装置靠电容器提供容性无功，由于输出的无功电流与电压成正比关系，故当电网电压较低时，其输出的无功电流也较低，导致补偿容量下降，难以提供适当补偿。

（4）补偿时间。

SVG全响应时间小于15ms，动态响应时间小于50μs，尤其适合无功快速变化的场合。

而传统的补偿装置完成一次补偿最快需要20ms。

（5）谐振。

SVG配套电容器无需设置滤波器，不存在谐振放大现象；并且SVG属于有源型补偿装置，是采用可关断期间IGBT构成的电流源型设备，从根本上避免了谐振现象，安全性得到大大提高。

而传统的补偿装置以可控硅调节电抗加多组FC作为无功补偿的手段，容易产生谐振放大，存在安全隐患。

4 静止无功补偿装置（SVG）的实际应用
某企业66/10kV变电站，电源为两路架空进线，主要用电负荷为8台10kV 电机，安装容量为4500kW，每台电机就地补偿容量为1200kvar，其它动力照明负荷约为1000kW，夏天时最大用电负荷33MW，冬天时最大用电负荷300kW。

本项目主要考虑补偿冬天时，有功用电负荷较小条件下，66kV架空线路充电无功功率问题，兼顾补偿夏天运行时系统中的感性无功功率。

66kV架空线路为三角形排列方式，其中一条架空线长25km，LGJ-185，另一条架空线长13.5km，LGJ-185。

架空线为单导线，相间距为：几何间距3.83m。

则计算第一条架空线路的充电无功为：
Q充=（7.58/lg ）*10-6*U2*L=337kvar（容性）
其中：d为架空线线的几何间距；r为导线半径；U为平均电压取69.3kV；L为线路长度；同理，计算另一条线路充电无功功率约为182kvar。

由于冬天时负荷用电功率很小（最大为300kW），忽略冬天时用电负荷无功及变压器空载无功损耗，根据以往工程经验及电机夏天运行时配合现有就地补偿装置，留有一定补偿余量，故在10kV母线上加装一套额定补偿容量为±1200kvar
SVG型动态无功补偿装置，可实现-1200kvar（感性）～1200kvar（容性）平滑连续输出无功功率，成套装置采用双点采样，根据66kV母线运行方式，自动补偿供电线路上充电无功功率，主要解决冬天运行时线路充电无功问题，兼顾补偿夏天运行时的功率因数，有效提高电能质量。

SVG投运后的达到技术指标如下：（1）冬天运行条件下用户考核点66kV 母线的功率因数值高于0.92。

（2）SVG输出容量的调节范围为-100%～100%（无级可调）（3）系统全响应时间≤5ms。

（4）具备完善的保护、控制及报警措施。

装置故障时能提供报警信号，严重故障时闭锁SVG驱动脉冲，同时装置退出运行。

5 静止无功补偿装置（SVG）的发展趋势
近年来，随着国民经济的不断发展，能源形势的相对紧缺，用电场所非线性负荷尤其是电力电子装置的使用日益增多，例如可控整流器、电机软起动及变频装置等对电网造成的功率因数低、无功冲击大和高次谐波等危害不仅危及电网安全，同时造成过电流、欠电压等故障，导致电压闪变、频率变化等问题，严重影响电能质量、输电效率和设备运行。

SVG作为目前先进的无功补偿技术，它不再采用大容量的电容器和电抗器而是以电压源型逆变器为核心，通过分析负载电流的无功分量，使逆变器产生满足要求的无功补偿电流，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功，必将取代传统的补偿装置，得以最广泛的应用。

参考文献
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【2】粟时平，刘桂英. 静止无功功率补偿技术[M].北京：中国电力出版社，2006
【3】朱罡. 电力系统静止无功补偿技术的现状及发展[J].电力电容器与无功补偿，2001年04期
【4】杜继伟，王胜刚.静止无功补偿器对电力系统性能改善的综述[J].电力系统保护与控制，2007年22期
作者简介：赵娜；出生年月：1980.12；性别：女；民族：汉；职称：工程师；学历：硕士学士；研究方向：电气设计；供职单位：中油辽河工程有限公司。