SVG动态无功补偿装置简介

SVG 的原理及应用方式
性能特点
和传统的 SVC 相比，SVG 具有以下独
特的优点：
1. 启动冲击小
SVG 部分采用自励方式起动，启动快
速且冲击电流限制在很小的幅值；
2. 任意组合的连续补偿范围
SVG 可以从额定感性工况到额定容性
工况连续输出无功，和固定电容器组合可
构成任意范围的连续补偿；
3. 动态响应速度快
在距离装置 1 米的范围内任何一个方向进行测试，所测得的装置噪声 不超过 80 分贝
根据具体型号确定
0－40oC，95%相对湿度
-40－70oC
抗地震能力为 7 级，振动 0.5G
1000 米以下
SVG 与 SVC 的比较
比较内容
SVG
无功 控制能力
从额定容性到额定感性无功 连续运行
无功补偿 响应速度
SVG 可应用于： 电网枢纽变电站：提高系统暂态电压稳定性，确保系统运行安全； 风力发电场：提高母线电压稳定性，抑制振荡； 冶金行业、石化行业、矿山及电气化铁路：抑制电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除 负荷谐波及提高负荷功率因数； 其他行业：抑制电压波动、滤除负荷谐波及提高功率因数。
型号命名
电气原理
效率 保护功能
远程监控
信号输出
人机界面
噪声
装置尺寸 运行环境要求 存储/运行环境温度
抗震 海拔高度
通用的标准包括 GB，UL，IEEE 链式换流器，采用 IGBT 器件
1Mvar－200Mvar
45Hz-55Hz，6kV/10 kV /27 kV /35kV
30％额定电压到 120％额定电压
自励启动，启动冲击电流小
SVG 具有 10ms 以内的快速输出无功特
性，因而对快速的冲击负荷具有更好的补 偿效果，对闪变有更好的抑制效果；而传
SVG 的快速动态响应
统的 SVC 响应时间一般在 40ms-60ms（太
快可能引起电抗和电容器产生振荡）。
4. 优异的谐波输出特性
SVG 既可以输出近似正弦波的无功电流（不含谐波，用于电网补偿），也可以输出设
+U
+U
+U
N+1 或 N+2 冗余运行的链式换流器，避免了 IGBT 器件的直接串联 9. 多种补偿功能 抑制电力系统过电压，改善系统电压稳定性 提高系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，并防止发生暂态电压崩溃 动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限 阻尼电力系统功率振荡 在负荷侧，能抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高负荷功率因数、滤除谐波。
z 控制器全封闭防尘设计，无需冷却 风扇，大大提高可靠性。
MLCCON 全数字化控制器 3. 监控与人机接口
z 本地监控功能由 DSP 及进口 PLC 共同完成，采用触摸屏中文/英文显示界面，比 嵌入式工控机界面硬件可靠性高，更适用于工业现场电磁环境；
z 本地监控面板能进行各种控制操作和参数设置； z 显示面板具有功率模块直流电压、功率模块故障/旁路状态、输出电流、负荷电
采用SVG对轧钢机负荷进行补偿，可以稳定系统母线电压，满足生产需要，并 大大节约系统无功损耗，而且避免传统SVC等阻抗型补偿装置带来的系统谐振或 者谐波放大等问题，极大的提高电网的安全性。
SVG 对轧钢机的谐波补偿效果
4. SVG 用于风力发电场补偿
风力发电场一般短路容量小，风力发电机输出功率的波动或负荷的波动都可 能造成接入母线的电压波动频繁不仅影响了电网的电能质量，对风机的正常发
8. 高可靠性 SVG 采用 N+1 或 N+2 冗余主 电路拓扑结构，一个（或两个） 链节单元损坏后仍可继续满 负荷运行；在系统短路故障条 件下，SVG 可连续稳定运行， 而 SVC 因可控硅触发问题可能 发生闭锁退出运行；SVC 使用 了大量电容器电抗器，当外部 系统容量与补偿装置的容量 可比时，SVC 会产生不稳定性 而发生振荡，而 SVG 对外部系 统运行条件和结构变化不敏 感。SVG 还避免了功率器件的 直接串联。
可以整体备份或恢复。 5． 不停电控制电源
控制电源采用多模块并联运行且带直流 UPS 后备，当交流控制电源停电时， 由直流 UPS 后备提供控制电源，装置运行不受影响。 6． 电磁兼容
功率模块和主控系统采用光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安 全性好。
特殊设计的柜体内的电磁屏蔽措施，使得装置在有电磁干扰的环境中工作时 不受影响，同时，其他设备也不会受装置所产生的电磁场的影响。
SVG 是由链式静止同 步补偿器 （ STATCOM/DSTATCOM ，又称为 SVG）和固定电 容器共同构成的，按各自 容量的不同可组合成各种 补偿范围的有源动态无功 和谐波补偿装置。其中的 SVG 不同于传统 SVC 的阻 抗补偿（靠电容器和电抗 器发出和吸收无功）原理， 而是基于电压源自换相换 流器，原理上等效于静止 的同步调相机，但性能上 又远优于调相机和 SVC。
z 具有 GPRS 远程接口，装置通过联 网装置，将系统运行数据、状态量和报警 信息等，利用 GPRS 网络发送到本公司后台 服务器，实现对现场的实时监控，以确定 其安全情况和运行情况，大幅提高了系统 运行的可靠性及可维护性。
4． 参数设定功能 z 具有多种功能参数设置，方便不同负荷对象运行参数的现场配置； z 所有功能参数项用中文提示，所有功能参数具有停电保持功能（双份），
定次数的谐波电流（用于负荷谐波滤波），即 SVG 输出电流是完全有源可控的，完全满
足用户的需要；而 SVC 产生大量不可控的谐波电流，又附带大量不可控的无源滤波支路
来实现自身产生的谐波电流的滤波。
5. 占地面积小
SVG 以半导体功率器件构成的逆变器为核心，使用直流电容器储能，无 SVC 中体积庞
大的滤波支路和电抗器，安装尺寸一般只有 SVC 的 1/5-1/3，特别适合于对占地面积要
响应速度快（1ms－10ms） 不引起电网谐振
快速冲击负荷补偿
好
效果
电压对补偿效果的 影响 同等补偿效果所需 容量
输出无功电流与系统电压无 关 1.0
占地面积
小(为 SVC 的 1/5-1/3 倍)
输出谐波 价格比较
系统补偿时很小，可忽略； 负荷补偿时吸收负荷谐波电
示灯，方便维护及检修。
2. 控制 z 采用基于三 DSP 及多 FPGA 的全数
字化控制器 MLCCON，具有高集成度，可靠 性高；
z 现场可设定控制方式：系统补偿或 负荷补偿及负荷补偿谐波次数；
z 采用快速瞬时无功电流控制策略， 可实现系统短路故障时的连续稳定运行；
z 采用进口 PLC 实现多组固定电容 器的综合投切控制。
有源动态无功和谐波补偿装置
（Static Var Generator）
中电电气南京智能科技有限公司 2011 年 09 月
适用范围
近年来，动态无功及谐波补偿装置越来越广泛地应用于电网及电力用户端，用于提 高电网电压稳定性、改善用户电能质量并达到节省电能的目的。
产品研发团队在多年大功率电力电子产品研发的技术和经验基础上，通过与清华大 学柔性输配电系统及大功率电力电子专家的合作，又成功研发出了高性价比的新一代有 源动态无功与谐波补偿装置 SVG，可直接接入 1kV－35kV 电压等级母线，为电网或用 电负荷提供快速有源动态无功补偿和谐波滤波，可有效提高电网电压暂态稳定性、抑制 母线电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除负荷谐波及提高负荷功率因数。
7. 超强补偿能力
SVG 输出电流不依赖于系统电压，表现为恒流源特性，在系统电压跌落到 20％时仍
可以输出额定无功电流，具有更宽的运行范围；而 SVC 输出电流与系统电压成正比下降，
使得达到同等补偿效果 SVG 容量可以比 SVC 容量小 20％－30％。
通过对固定电容器组的综合控制，可以更好的满足系统和负荷的补偿范围要求。
冶金行业的交、直流电弧炉是非线性的冲击负荷，炉料熔化期间电弧的不稳 定，给系统带来有功、无功冲击。无功功率的冲击带来了母线电压的持续波动，
造成了闪变现象的产生。交流电弧炉三相放电电弧的差异还造成负荷电流不平 衡，而直流电弧炉则造成多次谐波电流超标。
采用 SVG 可以对电弧炉实现动态无功、谐波及不平衡负荷电流的补偿，大幅 度提高母线电压稳定度（完全满足国家标准），显著减少断弧现象，提高了冶炼 效率，吨钢电耗量一般可减少 10％以上，单炉冶炼时间也可缩短 8％－15％，也 可大大降低谐波过电压带来的电缆绝缘损坏频度，带来显著的经济效益。
应用实例 1. SVG 用于电网补偿
上海市电力公司为提高系统暂态电压稳定水平、减少故障时低压释放负荷数 量，决定在黄渡分区西郊变电站投运一台±50Mvar STATCOM 装置（由清华大学 柔性输配电系统研究所负责全部技术研发工作），并实现已有 4 组固定电容器的 综合控制以达到最优补偿效果。
2. SVG 用于电弧炉补偿
瑞典的Uddeholm Tooling 钢铁公司在1999年为其66 吨电弧炉配置了± 22MVar的SVG 装置。安装SVG后钢厂的各项指标变化如下表。该钢厂每年节能降 耗和增产的经济效益总和可达千万元人民币。
SVG抑制电弧炉电压闪变效果
3. SVG 用于轧钢机补偿
轧钢机负荷由大功率直流电动机、异步电动机、同步电动机及各种直流整流 器、交流变频调速器等大功率电力电子设备组成，冲击大、无功消耗大、谐波电 流大、功率因数低，造成母线电压反复波动，大量谐波电流流入电网，使配网损 耗变大，同时造成谐波尖峰电压，损坏电缆绝缘。这些特征造成电网不能满足国 家电能质量标准的要求，不利于电网经济运行，对用户电气设备也造成恶劣影响。
流、故障显示及故障追忆等功能，可显示输出电流波形； z 远方通信监控接口为
RS232/RS485 和 CAN 总线，备有计算机网 络监控的 RJ45 扩展口和通信转换模块，可 以灵活支持 Modbus、Profibus、TCP/IP 和 IEC61850 等通信协议；
z 可以通过远方计算机进行实时状 态监控；
电运行也造成了影响。SVG的动态性能优异，性价比高，非常适用于风电场无
功补偿。国外的风电场已普遍开始应用SVG进行无功快速补偿。
5. SVG 的其他应用 其他应用包括电气化铁路的综合电能质量补偿、大型工业用户的
综合电能质量补偿。
技术指标
标准 逆变器类型 装置容量 并网点电压等级 并网点电压允许波动范围 启动方式 控制电源 无功输出范围 无功输出特性 补偿控制方式 系统补偿功能 负荷补偿功能 无功输出响应速度 综合补偿控制 过载能力 故障处理
功能
1. 模块化的电路结构 z SVG 的核心是基于 IGBT 器件的链式逆变器。链式逆变器每相由多个功率模块
输出串联而成，功率模块采用 N+1 或 N+2 冗余运行结构； z 模块控制采用大规模 FPGA 芯片载波移相多电平空间矢量 PWM 控制策略，电
路简单，抗干扰能力强，可靠性高； z 采用自励起动技术，使得装置投入时冲击电流小； z 模块面板共 4 个电气端子，2 个光纤端子，接线简单，还设有若干状态及故障指
行不受影响 满载时大于 99% 输出过电流、系统短路、系统过压、PT 断线、过温、水冷故障、通信
失败等保护 数字方式：RS485、CAN、Modbus、Profibus、TCP/IP，GPRS
6 路可编程外部开关量输入（DC24V） 4 路可编程模拟量输出（0－20mA）；
6 路可编程开出（DC24V/50mA）； 中文液晶触摸屏图文人机界面
45Hz-55Hz，380V±20%，内含免维护后备电源
额定感性到额定容性无功，连续调节
电流源输出，在系统电压降低到 20％仍输出额定容性无功电流
系统补偿或负荷补偿
电压调节、无功调节、暂稳控制、阻尼控制
功率因数补偿、电压闪变抑制、谐波补偿、负荷不平衡补偿
1ms－10ms
可控制多组补偿电容器或电抗器的自动投切 标准：允许 10％连续过载，20％过载 5 秒，30％过载立即保护 链式换流器采用 N+1/N+2 冗余运行，故障功率模块自动旁路，装置运
求较高的场合。
SVC
SVG
6. 高效率
SVG 采用新型低损耗 IGBT 功率器件，直接输出电压范围 1kV－35kV,省去了连接变压
器，装置效率可达 99％以上；而由于损耗曲线特性优于 SVC（SVC 空载时损耗达到最大），
SVG 的等效运行损耗一般只有 SVC 的 1/3-1/2，等效运行耗电量大大低于 SVC。