静止型动态无功补偿装置_SVC_补偿容量的确定

作者简介：李常俊（1970 ），男，重庆璧山县人，电气工程师。

收稿日期：2011－04－20静止型动态无功补偿装置（SVC ）补偿容量的确定李常俊（西南铝业（集团）有限责任公司装备部，重庆九龙坡401326）摘要：主要对6kV 静止型动态无功补偿装置（SVC ）的原理进行分析，确定了静止型动态无功补偿装置的补偿容量。

能实时地根据电网功率因数和电压的变化状况，动态跟踪补偿6kV 供电系统的无功。

关键词：动态补偿；SVC ；容量中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：1005－4898（2011）03－0038－04某企业在对60年代的交直直拖动方式（即高压交流电动机－直流发电机－直流电动机）改由交交变频拖动方式（即整流变压器－交流电动机）进行节能改造后，电网的无功负荷及各类谐波增大，使电网的供电质量变差，影响电气设备的控制精度。

功率因数和无功平衡是衡量电网质量的重要标志。

如果无功能得到有效的平衡，不仅能大大降低电网的损耗，而且对提高电压质量具有重要的意义。

因此提高电网功率因数、平衡无功、提高电压质量、降低线损，是电力系统的一个重要课题。

设计采用一套静止型动态无功补偿装置（SVC ）能实时地根据电网功率因数和无功的变化状况，动态跟踪补偿6kV 供电系统的无功，基本做到精补细补。

1SVC 工作原理及功能SVC 称为“静止型动态无功补偿器”，主要用于补偿用户母线上的无功功率，这是通过连续调节其自身无功功率来实现的。

用Q S 表示系统总无功功率，Q F 为用户负荷的无功功率，Q L 为晶闸管控制电抗器（以下简称TCR ）的无功功率，Q C 为电容器无功功率，上述平衡过程可以用如下公式来表达：Q S =Q F +Q L －Q C =常数=0如图1所示，A 为系统工作点。

负荷工作时产生感性无功Q F ，补偿装置中的电容器组提供固定的容性无功Q C ，一般情况下后者大于前者，多余的容性无功由TCR 平衡。

当用户负荷Q F 变化时，SVC 控制系统调节TCR 电流从而改变Q L 值以跟踪，实时抵消负荷无功，动态维持系统的无功平衡。

TCR 装置的组成和工作原理如图2所示。

图1无功补偿原理示意图图2TCR 装置原理示意图TCR 的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联。

晶闸管在电源电压的正负半周轮流工作，当晶闸管的控制角α在90ʎ 180ʎ之间时，晶闸管受控导通（控制角为90ʎ时完全导通，180ʎ时完全截至）。

在网压基本不变的前提下，增大控制角将减小TCR 电流，减小装置的感性无功功率；反之减小控制角将增大TCR 电流，增大装置的感性无功。

其电压－电流特性曲线如图2（b ）所示，每条曲线是TCR 在导通角为某一特定角度下的伏安特性。

就电流的基波分量而言，TCR 装置相当于一个可调电纳。

其等效电纳为：Br=2π－2a+sin2aπwL式中：α为晶闸管导通角，L为电抗器电感值，w为网压的角频率。

对于不对称负荷，应采用分相调节。

TCR分相调节的理论基础为STEINMETZ理论，在此理论指导下，SVC能够将负荷补偿为纯有功的三相平衡系统。

STEINMETZ理论给出多种表达形式，本控制器采用如下补偿电纳公式：B abr =1槡33V2ˑ1T∫T（νbcˑi a（l）+νcaˑi b（l）－νabˑic（l））dtB bcr =1槡33V2ˑ1T∫T（νabˑi c（l）+νcaˑi b（l）－νbcˑia（l））dtB car =1槡33V2ˑ1T∫T（νabˑi c（l）+νbcˑi a（l）－νcaˑib（l））dt式中：Br ab，Br bc，Br ca分别为△形连接的补偿电抗器电纳值；V为系统网压有效值；Vab，Vbc，Vca为系统网压（线电压）瞬时值；ia（l），ib（l），ic （l）为系统网流瞬时值；T为采样周期，等于10ms。

SVC装置对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可以实现的功能：①对动态无功负荷的功率因数校正；②改善电压调整；③提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；④降低过电压；⑤减少电压闪变；⑥阻尼次同步振荡；⑦减少电压和电流的不平衡。

应当指出，以上这些功能虽然是相互关联的，但实际的静止无功补偿装置往往只能以其中某一条或某几条为直接控制目标，其控制策略也因此而不同。

此外，这些功能有的属于对一个或几个在一起的负载的补偿效果（负载补偿），有的则是以整个输电系统性能的改善和传输能力的提高为目标（输电补偿），而改善电压调整，提高电压的稳定度，则可以看作是两者的共同目标。

2补偿容量确定及效果企业对其电压为6kV功率为8000kW的交直直拖动方式（即高压交流电动机－直流发电机－直流电动）改由交交变频拖动方式即（整流变压器－交流电动机）进行节能改造后，电网的无功负荷及各类谐波增大，使电网的供电质量变差，影响电气设备的控制。

因此需在6kV供电系统增加一套6kV 静止型动态无功补偿装置（SVC）来提高电网质量。

该静止型动态无功补偿装置（SVC）应主要实现如下功能：①对动态无功负荷的功率因数校正；②改善电压调整；③提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；④减少电压闪变。

该企业变电站（高压侧）电源为110kV，中压侧母线电压为35kV，低压侧母线电压为6kV，1#主变压器额定容量为31500kVA，2#主变压器额定容量为20000kVA。

2.1计算的基础数据2.1.1变电站一次系统接线图变电站一次系统接线图如图3所示。

图3一次性系统接线图2.1.2主要数据SVC挂接电压等级为6kV母线，设计运行电压6.3kV；主变参数：型号：SFSLQ－31500/110；110/38.5/6.3kV；110kV 38.5kV，UdI－II=16.4%；110kV 6kV，UdI－Ⅲ=9.74%；35kV 6kV，UdII－III=5.56%；公共连接点（P.C.C考核点）：变电站6kV系统母线；公共连接点6kV母线最小短路容量：238.6MVA；6kV母线最大短路容量：278.9MVA；变电站6kV母线主要负荷及参数：直流传动电机总额定容量为：15800（kW）、交交变频传动额定电机容量为：7000（kW）。

2.2容量确定及系统构成经过对该变电站6kV系统的最高、最低负荷统计计算和现场实际测量6kV系统的各次谐波量，确定该SVC系统的动态无功量为+30Mvar（容性） －20Mvar（感性），TCR回路可调感性无功为0 23Mvar，包括一组晶闸管控制电抗器，4组单调谐滤波器（即3、5、7、11次），挂接在变电站的6kV系统母线上。

根据以上配置，SVC一次原理主接线图如图4所示，SVC站采用单母线接线。

图4主接线图六脉冲TCR由三角形连接的三个单相单元构成，其中每个单元由一个晶闸管阀和两个分裂电抗器相串联。

晶闸管阀由多个晶闸管对串联而成，以承受6kV的额定电压和正常的过电压情况。

TCR 装置的运行参数见表1；各滤波支路均为单调谐滤波器，其主要运行技术参数见表2。

表1TCR装置参数名称参数额定电压 6.3kV额定容量30Mvar额定电流2887A响应时间≤15ms表2各次滤波器支路的参数滤波支路安装容量/Kvar每相电感/mh3次6120 3.745次90000.797次60000.5511次90000.152.3运行效果该SVC装置运行一年多来，对提高电网电压的稳定性、降低网损，改善电能质量效果明显，各项运行指标见表3。

表3运行指标名称指标谐波电压允许值Uthd≤3%。

谐波电流允许值满足《电能质量一公用电网谐波》（GB/T14549—93）的要求电压波动和闪变压波动限值为≤2%；短时闪变：≤0.9功率因数CosΦ＞0.96三相电压不平衡度相电压不平衡度≤1.3%该SVC装置的设计依据是110kV变电站运行1 #主变（31500kVA）带负荷进行的，但当110KV变电站运行2#主变（20000kVA）的时候，该SVC装置的补偿容量略显不足，电网电压波动明显约为6%，功率因数能满足要求。

这是当初进行容量设计和选型的时候欠考虑的地方。

3结论加强电网无功动态补偿是提高电网质量的重要手段，SVC技术是一种先进、经济、节能的技术，能够提高电网电压的稳定性、降低网损，改善电能质量，加强对低频震荡阻尼和谐波的治理。

该套SVC装置的补偿容量计算和设计选型是成功的，对提高该110kV变电站的功率因素，稳定6kV系统电压，治理谐波起了重要作用。

Determination of Compensation Capacity of Static Var Compensator（SVC）LI Chang－jun（Southwest Aluminum（Group）Co.，Ltd.，Chongqing401326，China）Abstract：The principle of6kV SVC was mainly analyzed，and the compensation capacity of SVC was determined.Keywords：dynamic compensation；SVC；capacity中铝公司“湿法赤泥堆场干法增容技术研究”成果整体技术达国际领先水平由中铝公司和河海大学联合研发的“湿法赤泥堆场干法增容技术”获的成功，整体技术达到国际领先水平。

该项技术解决了湿法堆场干法增容过程中的排渗、排洪技术，形成了成套筑坝技术。

通过在中铝贵州企业赤泥堆场实施，与新建堆场相比，可节省建设投资近2亿元，延长该赤泥堆场使用年限15．4年，节约运行成本约3．2亿元，节省土地76公顷。

与国内其它新建赤泥堆场相比，单位库容投资平均降低8．6元/m3，单位土地面积库容平均提高26．4m3/m2。

该技术创新性强，投资省，用地少，经济、社会和环保效益显着，可广泛应用于铝和非铝行业。

铝电解质替代冰晶石提高综合利用水平全球最大的铝电解质经销商加铝公司与其代理商尚轻时代金属公司已经向中国10多家电解铝企业供应了进口铝电解质。

这不仅使中国铝行业进入了全球电解质市场循环体系，也使相关企业降低了电解槽启动成本和运营成本。

目前，西方电解铝厂几乎都已经不再使用冰晶石启槽，全部使用铝电解质。

据悉，锦宁铝镁、南山铝业、中电霍煤等铝厂也都开始使用全电解质启槽技术，节支效果显著。

江苏佳汇有色5万吨铝合金项目开工江苏佳汇有色金属有限公司合金材料制造项目由江苏万宁置业集团投资，计划总投资8亿元，分两期建设。

其中一期投资5亿元，计划建设年产100万套轿车变速箱壳体、200万件轿车变速箱阀体，5万吨铝合金生产线。

项目全部达产后，可提供1000个就业岗位，年可实现产值15亿元、创利税1．2亿元。

项目一期工程计划于2012年7月主体竣工，2012年8月开始安装设备，2012年11月竣工投产。