静止无功发生器(SVG)无功补偿

静止无功发生器（SVG）无功补偿

专业知识：静止无功发生器（SVG）是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进态无功补偿的装置。SVG 的思想早在20 世纪70 年代就有人提出,1980 年日本研制出了20MVA 的采用强迫换相晶闸管桥式电路的SVG，1991 年和1994 年日本和美国分别研制成功了80MVA 和10OMVA 的采用GTO 晶闸管的SVG 。目前国际上有关SVG 的研究和将其应用于电网或工业实际的兴趣正是方兴未艾, 国内有关的研究也已见诸报道。与传统的以TCR 为代表的SVC 相比,SVG 的调节速度更快, 运行范围宽, 而且在采取多重化或PWM 技术等措施后可大大减少补偿电流中谐波的含量。更重要的是,SVG 使用的电抗器和电容元件远比SVC 中使用的电抗器和电容要小, 这将大大缩小装置的体积和成本。由于SVG 具有如此优越的性能, 是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。

无功补偿的专业知识：

与电网中的有功损耗相比，无功损耗要大的多，这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多，并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大，事实证明电网最基本的无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求，因此对电网进行无功补偿显得尤为必要。另外，对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压，在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置，还可以改善电网性能，提高输电能力，在负荷侧合理配置无功，可以提高供用电系统的功率因数，减少功率损耗，因此，电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。

1.电网无功补偿的方法

电网无功补偿方法有很多种，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用经历了近一个世纪的发展历程，下面将按无功补偿方式的发展顺序逐一论述电网的无功补偿方法。

1.1 同步调相机

同步调相机是一种专门设计的无功功率电源，相当于空载运行的同步电动机。调节其励磁电流可以发出或吸收无功功率，在其过励磁运行时，向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，可提高系统电压；在欠励磁运行时，它会从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压，同步调相机欠励磁运行吸收无功功率的能力，约为其过励磁运行发出无功功率容量的50％～65％。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑的改变（输出或吸取）无功功率，从而进行电压调节。此外，装有强行励磁调节装置的同步调相机在系统发生故障而引起电压降低时，可以提供短时电压支撑，有利于提高电网稳定性。但它的不足之处也有很多，如有功损耗大、运行维护复杂，投资费用大、动态调节响应慢以及增加了系统的短路容量等等，同步调相机正逐渐被投资更少性能更优的新型无功补偿设备所取代。

1.2 并联电容器

并联电容器是目前电网中应用最为广泛的一种无功补偿设备，只能发出无功功率，不能吸收无功功率。它藉提高负荷侧功率因数以减少无功功率流动而提高受端电压、降低网损。它需要根据负荷的的变化而进行频繁的投入或切除操作，而此投入或切除操作通常用机械开关控制，因此不能准确快速的实现无功功率补偿。另外在系统电压出现紧急状态时，并联电容器组的明显缺点是其无功输出量随电压

的平方下降，因此，当电网无功不足需要投入并联电容器进行无功补偿时，最好在高峰负荷到来之前就将电容器组投入，使电网电压提高至上限运行，这样可防止高峰负荷时电压的过分下降，若在电网电压已经下降后采取措施，则补偿效果不好，但又因为它的价格便宜、易于安装、没有旋转部件以及维护也较为方便而得到许多电力公司的青睐。

1.3并联电抗器

并联电抗器用于吸收超高压长距离架空线和电缆线的过剩无功功率，防止正常运行时有过多的无功功率注入负荷。并联电抗器吸收的无功功率QL与所在母线电压U平方成正比即QL=U2/XL ，式中的XL为并联电抗器感抗。并联电抗器一般以直接接到超高压线路或母线，或经主变三次侧或较低电压母线两种接线设置方式接入电网，若采用并联电抗器直接接到超高压线路上，优点是可以限制高压线路的过电压，与中性点小电抗配合，有利于超高压长距离输电线路单相重合闸过程中故障相的消弧，从而保证单相重合闸的成功，不足是造价过高。若接到主变三次侧或较低电压母线上，优点是造价低、操作简便，具体采用何种方式，依具体情况而定

1.4静止无功补偿器

静止无功补偿器（SVC）出现在20世纪70年代初期，可以说是灵活交流输电“家族”的最早成员，它通常由静电电容器、电抗器及检测与控制系统组成。目前常用的有晶闸管控制电抗器型（TCR型）和饱和电抗器型（SR型）。TCR型补偿器由TCR和若干组不可控制电容器组成，电抗器与反向并联连接的晶闸管相串联，利用晶闸管的触发角控制来改变通过电抗器的电流，就可以平滑的调整电抗器吸

收的基波无功功率，TCR型补偿器其实只是以晶闸管开关取代了常规电容器所配置的机械开关，使它的开关次数不受限制，其运行性能要明显优于机械开关投切电抗器。SR型补偿器中，由饱和电抗器与串联电容器组成的回路具有稳压特性，能维持所连接母线电压水平，对冲击性负荷引起的电压波动具有补偿作用，SR 型补偿器具有快速、可靠、过载能力强以及产生谐波小等优点，而且还具有抑制三相不平衡能力，但运行中的电抗器长期处于饱和状态，铁芯损耗较大，且饱和电抗器的造价过高，所以目前国内应用较少

1.5静止无功发生器

静止无功发生器（SVG）也被称为静止同步补偿器（STATCOM）或静止调相机（STATCON），是在20世纪80年代以来出现的更为先进的静止无功补偿装置。装置中六个可关断晶闸管（GTO）分别与六个二极管反向并联，适当控制GTO的通断，可以把电容器C上的直流电压转变成为与电力系统电压同步的三相交流电压，装置的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与SVC相比，SVG的响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更小，尤其重要的是，电压较低时SVG仍可向系统注入较大的无功电流，它的储能元件（如电容器）的容量远比它所提供的无功容量要小

2. 不同电压等级电网的无功补偿原则

对于10kV配电线路,优先在配电变压器低压侧配置带自动投切装置的并联电容器,以提高线路的功率因数,电容器的补偿容量为配电变压器的10％～20％。在110kV 及以下的电网中,由于线路输送负荷一般均大于线路的自然功率,电网呈感性,并且