摘要：随着科学技术的进步，无功补偿装置及滤波技术先后出现三代产品，第一代产品较多的使用机械投切的并联电容、电感，响应速度一般以秒计，无法跟踪负荷无功电流的快速变化；随着电力电子的发展，晶闸管取代机械开关，出现了以晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管控制电抗器(TCR)和磁控电抗器(MCR)为代表的第二代无功补偿装置，这类装置大大提高了无功调节的相应速度，但仍属于阻抗型装置，其补偿功能受参数影响，而TCR/MCR本身就是谐波源，容易产生谐波振荡放大等严重问题，需要增加电容器的安装容量来加以治理。近年来，电网系统内出现了一些动态无功补偿装置，应用于运行条件苛刻，无功需求精细的变电站会有良好动态补偿效果。
关键词：变电站；动态；无功补偿；应用
1 概述
66kV火连寨变电站系统现状：国网本溪供电公司66kV火连寨变电站有66千伏、10千伏2个电压等级，66kV配电装置户外布置，10kV配电装置户内布置。66千伏系统母线接线方式为单母线分段带旁路接线，66千伏线路有8条，分别是地火1、2号线，火连1、2号线，火石1、2号线，火矿线、火徐线。10千伏系统母线接线方式为单母分段带旁路，10千伏线路有12条，分别是大矿线、梨树线、火北线、牛毛线、火硅线、电石线、火桥线、火铁线、矿山线、火水线、火溪线。现有主变压器2台,容量均为20MVA, 正常方式两台主变解列运行。现有10kV集合式电容器2组，其中1号电容器容量为3000kVar，2号电容器容量为3600kVar。
2 进行动态无功补偿装设的必要性
66kV火连寨变电站担负本溪市溪湖区火连寨地区工农业生产的供电任务，现有最大负荷30MW。当地工业生产对电能质量要求较高，且无功功率需求较大。另外，工业生产厂家考虑峰谷电量影响，导致峰谷期间负荷调整比较明显。根据火连寨变系统负荷情况，选取2017年05月16日00时00分至16日24时00分对10kV火硅线进行相关相数据实测。
通过对火硅线的测试数据的分析，我们不难看出，火硅线的主要电能质量问题是功率因数低，平均功率因数约为为0.80,低于国家规定的0.9的要求，最低时段功率因数低于0.6。大量的无功功率占用了火硅线的输送负荷的能力，经常造成系统的过载。所以，安装无功补偿装置势在必行。安装补偿装置不但可以减少电能的损耗，而且还可以大大增加配出线的负荷输送能力。
3 采用无功补偿装置（SVG）的可行性技术分析
无功补偿装置SVG属于第三代动态无功补偿技术。基于电压源型逆变器的补偿装置实现了无功补偿功能的飞跃，不再采用大容量的电容器、电抗器，而是通过大功率电力电气器件的高频开关（IGBT）实现无功补偿的变换。能有源滤除系统的各次谐波，同时动态补偿系统无功需求，解决明山变系统的电能质量问题，其补偿功能不再受系统参数的影响。针对明山变系统的SVG运行可行性，分析如下：
补偿性能好，充分治理系统的电压波动。
SVG动态快速调节无功输出，最大限度的跟踪系统的无功需求，快速补偿，满足功率因数补偿要求。在补偿容量足够的前提下，可保证任意时刻的功率因数接近于1，同容量的SVG型装置补偿效果比阻抗型补偿装置（SVC）高1.2倍，设备投资效益高；补偿容量双向可调，等容量的吸收和发出无功。
响应速度快，可有效抑制电压波动等电能质量问题。
SVG闭环响应时间小于10ms，控制器的闭环响应时间小于1ms。抑制电压闪变的能力比SVC强4~5倍。偏岭变系统的主要负荷为波动负荷，对系统的用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其运行参数和寿命将受到影响，增加了SVG后，其使用寿命将大大增强。
低电压特性好，支持系统电压能力强。
SVG具有电流源的特性，输出电流可不受母线电压影响，可有效改善母线电压。而普通的电抗器类补偿设备在系统电压偏低时，不仅不能支撑系统电压，反而拉低系统电压，威胁了系统电压的安全稳定性。
运行损耗小，效率高。
SVG采用新型低损耗功率器件IGBT，全部为静止型内部动作，成套装置损耗不大于0.8%,而类似的TCR型SVC 其相控电抗器等其它补偿设备的损耗要大于1.5%以上，有明显的损耗累计优势，性价比SVG要优于SVC。
可靠性高，安全性好。
SVG采用模块化N-1冗余设计，可控电流源型，对系统参数不敏感，不会发生谐振或谐波电压放大；系统级、装置级、器件级三重保护等。
SVG滤除系统的谐波，接入系统为电流源型设备，不可能发生谐振等问题。TCR型SVC相控电抗器为阻抗型设备，接入系统后，使系统阻抗发生变化，实时监控、跟踪补偿系统无功变化，确保功率因数及母线电压稳定。
综上所述，SVG能够实现长线路各种负荷无功补偿，具有平滑过度，提高功率因数，解决电容器补偿容量受电压影响问题。尤其是在提高电压质量，降低线路损失是其它无功补偿设备所不具备的。
4 无功补偿装置SVG的方案选择
将66kV火连寨变10kV 1号电容器更换为6000千乏SVG动态无功补偿装置。
5 结束语
SVG型动态补偿装置的响应速度快，能够实时跟踪系统无功变化，可以有效地起到稳定工作电压，抑制谐波和提高功率因数的效果。通过动态无功补偿可有效提高电网运行安全性和电网电能质量，不但能避免变电站设备发生谐波震荡放大造成的设备损坏事故，还可以有效降低电网损耗，实现改善电能质量和节能降耗的多重目标。
参考文献：
[1]张立生.电网无功控制与无功补偿.中国电力出版社.2012.04.
[2]高东学.电网无功补偿实用新技术.水利水电出版社.2014.02.
[3]程汉湘.无功补偿理论及其应用.机械工业出版社.2016.01
论文作者:李明,矫泰铭,张生生,张大陆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
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