浅论动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用

浅论动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用

发表时间：2019-05-31T14:27:00.593Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：毛建平[导读] 全方位分析动态无功补偿装置SVG理论知识，能够提高其应有到光伏电站中的合理性。因此，需要引起相关部门的高度重视。

四川洪雅花溪电力有限公司四川洪雅 620360 摘要：随着时代的发展，我国电力行业也取得了很大的发展，而在光伏电站中，使用无功补偿装置可以有效将系统的稳定性以及光伏输送容量提高，此外，还可以有效避免出现电压崩溃的情况。SVG即为无功补偿装置，该装置在电力系统中得了大量的应用。

关键词：动态无功补偿装置；SVG；光伏电站引言

随着时代的发展，人们对电力行业的要求也在不断提高，在电网中应用光伏电站对过去系统的潮流分布进行了改变，过去的电网如果接入的容量过大会导致并网点的电压超出限制。此外，随着外界环境中光照以及温度的不同，也会导致并网点输出的有功功率出现变动，这时就需要对系统的无功输出进行调节，从而实现对并网点的电压进行稳定。如果电网出现故障，也会对并网点产生影响，会使得其电压跌落，而如果采用光伏电站，其具备的无功输出可以为电力系统提供电力支撑。但由于光伏发电系统的输出功率会受到天气和温度等因素影响，且这种影响具有随机性，在电网运行过程中，随着时间变化的功率不仅会对电能的质量造成影响，还会影响电网的稳定性，而随着新能源发电应用的增多，其对电能和电网的影响会越来越大。就目前情况而言，大多数光伏电站已经使用了SVG装置，由于SVG这种无功补偿调节装置对电压控制能力更加平滑、响应时间更短，即使在欠电压的情况下，补偿能力也很强，因而，其能很好的改善光伏电站的性能，从而保障电能的质量，并有效提高电网稳定性。

1SVG无功补偿装置

1.1SVG原理简介

SVG装置属于IGBT全控式有源型无功发生器，作为大功率电力电子技术领域的一份子，可以实现对无功功率的动态发出和吸收。该装置的核心是链式H桥电压逆变器，其确定输出功率的容量和性质的主要方式是对系统电压幅值和输出电压幅值进行调解，当其幅值大于系统侧电压幅值的时候，输出容性无功；如果其幅值小于系统侧电压幅值，此时输出的感性无功，图1为主电路图。

图1 链式SVG主电路结构

1.2SVG的特点

1.2.1谐波特性好

谐波作为非线性负荷的属性之一，谐波问题属于的是非线性符合用电特性问题，谐波问题的发生一旦出现这类负荷就会存在。逆变器作为光伏电站的核心部分，是非线性负荷，因此，其会造成谐波。而SVG使用的是桥式电路PWM技术，该技术可以降低低次谐波，而对于一些次数比较高的谐波电流，也可以起到一定的降低效果，因此，在光伏电站中，如果使用SGV，可以不用在进一步配置其他的消谐装置。

1.2.2运行安全性以及可靠性高

作为电流可控性。SVG对系统的参数没有敏感度，因此，其补偿能力不会受到电压的影响。此外，SVG还具有很强的短时过载能力，但不能出现持续运行为额定电流以上，只要不出现秒级以上的超出范围的额定电流，IGBT的过载能力都较强。因为SVG的谐波性能以及IGBT属于可关断器件，使得其不需要额外设置滤波器组，还可以避免谐振现象的出现。还由于在生产SVG时，都会使用N+1的运行模式，这种模式的优点是如果出现单个IGBT功率模块故障，整个系统都可以进行运行，不会受到影响，这就极大的使得SVG运行的可靠性得到了提高。

1.2.3补偿能力强

在光伏电站中，使用最多的就是电缆接线，电缆接线也是圆柱形电容器的一种，在光伏停发的情况下，这就要感性的无功补偿，如果在光伏满发的情况下，要进行容性的无功补偿。SVG能够实现容性无功和感性无功的现需平滑双相的快速调节，只要选型合适，就可以保障任何时刻功率因数在1左右。

1.2.4响应速度快

和其他无功补偿装置相比，SVG的响应速度属于最快的，受到电容器放电时间的影响，自动投切电容器组装置需要有几秒钟的相应时间。如一般SVG的响应时间在10毫秒以下，而SVC的相应时间为20至100毫米之间，还有一部分厂家说起SVG可以做到响应时间在5毫秒以下，可以做到真正的动态补偿。

1.2.5占地面积小，运行损耗低

就现在大多数而言，SVG不能实现进一步发展的主要原因是SVG的价格相比其他设备价格较高。在条件一样的情况下，和普通电容器组相比，SVG设备的初期投资金额多了5倍之多；和抑制谐波型电容器组相比，SVG设备的初期投资金额多了3倍之多；和晶闸管投切电容器相比，SVG设备的初期投资金额多了1倍之多，因此，SVG是价格最贵的无功补偿装置。另一方面，和SVC设备相比，其等效运行损耗是其三分之一至二分之一之间。由于SVG没有较大体积的电抗器和滤波支路，其安装尺寸只有SVC的五分之一到三分之一之间。其占地面积小，可以有效节约资源；运行损耗低，可以降低成本，这些优点可以弥补其价格高的不足。

2光伏电站无功补偿设计

2.1光伏电站无功补偿方位

结合下图来看，拟定光伏电站无功补偿方位与补偿范围，其属于35kV光伏汇集电站主要接线图。参照相关技术规范来看，光伏电站可以在升压变压器的低压侧，如图中所示的2号区域，对无功补偿装置实施配集中。可在下图中1号区域，即无集中升压变压器的光伏电站可以在汇集点，对集中无功补偿装置进行安装。

图2 光伏电站无功补偿方位与范围示意图

2.2光伏电站无功补偿容量分析

结合相关技术规定文件来看：针对专线并入公用电网的部分大型光伏电站，其配置的容性无功容量可以对光伏电站满发阶段主变压器、站内汇集系统的所有感性无功以及光伏电站输送线路中半分感性无功之和进行补偿；不仅如此，其配置的感性无功容量可以对光伏电站输送线路的一般充电无功功率进行补偿。再次结合图2来看，根据其规定的光伏电站无功补偿的范围，也需要配备一定的补偿装置。总的来说，光伏电站无功补偿容量一般有变压器无功损耗、线路的充电功率以及线路的无功损耗这三大块构成。

2.2.1变压器的无功损耗

光伏站中升压变压器的无功损耗主要包括两大部分，即短路无功损耗以及空载无功损耗。其中短路无功损耗和变压器短路电压存在密切联系，其会随着实际所发电量的变化而进行不断变化；而空载无功损耗则和变压器短路电流存在密切的联系，一般来说都是一个固定的值，不会变化。变压器无功损耗数学计算公式为