摘要：无功功率和谐波均会对供电网络的整体性能造成影响，以静止无功补偿发生器（SVG）为核心设备进行无功补偿的同时开展谐波治理，能够有效提高供电效率。本文分析了当前国内供电网络无功补偿的现状，介绍了SVG无功补偿的原理，就谐波治理装置在工程中的实际运用进行了探讨。
关键词：SVG无功补偿；谐波治理装置；工程运用
引言：无功功率补偿能够提供供电网络的功率因数，降低变压器以及供电线路的损耗，从而优化供电环境，提高供电质量。当谐波不存在时，电网中的无功功率具有自身固定的概念和定义；而当谐波存在时，无功功率的定义和谐波有很大关系，谐波也会影响负载和电网的无功功率，从而对供电网络的功率因数造成影响。
1.无功补偿的现状分析
常见的无功补偿方式分为以下三种：
第一，就地补偿。将电容器与用电设备的电动机并联，在用电设备启动后，无功补偿功能也同时开启；用电设备结束运行的瞬间，无功补偿也随之停止运行。采用此种无功补偿的方式，能够避免出现无功倒送的情况，因其本身的运行特点，也被称为随机补偿。就地补偿方式看似方便，但需要使用的电容器数量较多，如果将之应用于大型工厂，需要采购数量众多能够与大型设备电动机并联的特殊电容器以及其他匹配材料，从而使企业的成本大幅度上升。因此此种方式不适合推广使用。
第二，分散补偿。在配电变压器的低压侧并联电容器。此种方式能够对配电变压器自身无功功率产生的损耗进行补偿，在设置时接线非常简便，维护过程十分轻松，在管理时只需要注意特定的参数和接线即可。其缺点在于只能针对小范围局部供电网络的整体无功补偿功率进行控制，无法照顾到其他支路。基于此，只有一些容量较大且能够保持长时间运行的电动机才适用分散补偿的方式，如果用电环境不匹配，无法达到良好的补偿效果。此外，分散补偿的原理在于提高供电网络的功率因数，在进行无功补偿的同时，实际消耗电量也在提升，因此经济性较低。
第三，集中补偿。将电容器与变压器的总配电柜并联，其原理与分散补偿相似度较高，区别在于补偿集中在总配电室且总体补偿量较大。其优点是管理、维护非常方便，更大的好处在于能够针对高压供电网络进行无功补偿，因此得到了广泛应用。其缺点在于补偿性能稳定性不够，与配电室距离较近的设备无功补偿效果明显；远离配电室的设备几乎无法“感受”到无功补偿的存在。不仅如此，集中补偿的主要目的是让局部配电网的功率因数达到国家规定的标准数值，因此只能在总体上维持平衡，但对一些耗电量多的重型电力设备无法起到有效作用，需要设计额外的方案进行单独补偿。
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2.SVG无功补偿的特点及应用分析
静止无功发生器（SVG）是一种新型电力电子设备，其主要由三个具备基本功能的模块组成：第一，检测模块，由外部的CT检测系统“捕捉”供电网络中的电流信息；第二，控制运算模块，由内置的控制运算芯片对检测模块确定的电流信息进行分析并最终确认为S、Q、PF等级别；第三，补偿输出模块，由内置控制器向外发出补偿驱动信号，此信号传输到由电力电子逆变器组成的逆变回路，最终产生补偿电流。当前世界范围内性能最佳的SVG无功补偿组件为STATCOM动态无功补偿装置。在具体应用中，SVG基于自身具备的可关断电力电子器件，即IGBT，组成了自换相桥式电路，通过电抗器将之并联在供电网络中。这样的设置能够对桥式电路中交流侧输出电压的增幅范围和相位变动进行合适的调节，在需要的时候还能够直接对交流侧产生的电流进行控制，从而能够在极短时间内根据实际情况吸收或者输出额定数值的无功功率，从而达到动态的、精准给予无功补偿的目的。此外，此种设置是一种有源补偿，除了对供电线路中产生的冲击性负载电流进行跟踪，针对谐波电流也能够进行精准“打击”，从而完成无功补偿[1]。
与传统的LC滤波回路相比，SVG的优点如下：第一，无功补偿精准定位、性能极佳；第二，对不平衡负载和零序谐波电流进行无功补偿，其中针对谐波电流能够完成三次操作。基于此种原理，SVG无功补偿方式已经全面超越了传统的LC补偿电路，因此在未来必将得到广泛应用。
3.SVG无功补偿与谐波治理装置的工程运用探讨
将SVG无功补偿与谐波治理装置有机结合，能够大幅度降低无功功率及谐波对供电网络造成的损害。高效的无缘单调滤波支路方案，即FC+SVG，其原理如下：首先，针对5次、7次、11次、13次及高通谐波电流，需要配备相应的分支电容与电抗，采用串联的方式形成闭合回路。确认供电网络中相应的频率产生了滤波电流之后，为其提供一条低阻抗通道，当谐波电流经此条通道时，对其进行吸收，进而达到滤除的目的。其次，供电系统端如果因为自身的槽面负荷出现变化，导致无功功率发生变化、针对谐波电流所设治理支路的容性接入负载也会随之产生变化，此时需要对桥式电路交流电路侧输出电压的相位变动和增加幅值进行适当的调整，必要时可以直接控制交流侧产生的电流，根据实际情况，对无功电流的收放进行处理，从而完成动态无功补偿的全部流程。最后，对于谐波变化，可以采用直接接入的针对性处理方式。在极短时间内（不大于10毫秒）对无功功率的变化情况进行精准追踪，从而进行动态补偿。谐波治理装置实际应用于中压系统时，需要满足耐压绝缘等更加严格的要求，从而在整体上提高谐波治理的完整性。目前常用的核心元器件为IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是由传统的双极型三极管（BJT）和绝缘栅场效应管（MOS）组合而成，是一种具备复合功能的全控型电压驱动式功率半导体，同时具备高输入阻抗（MOSFET）以及低导通压降（GTR）两方面的优点，性能极为优越[2]。
结语：综上所述，供电线路中的无功功率对整个网络的影响较大，特别是低压配电网中经常出现非线性的负荷现象，很容易产生谐波，致使低压配电网出现稳定性不足、损耗大等现象。根据现有技术，以SVG静止无功发生器为核心设备，设计谐波治理方案，能够有效降低其危害性，在未来将会得到广泛应用。
参考文献：
[1]王林莽.无功补偿装置谐波治理技术在配网线路上的应用[J].科技创新与应用,2018(19):179-180+182.
[2]雷鸣.无功补偿及谐波治理装置的设计及其实际应用[J].中国设备工程,2018(10):175-176.
论文作者:赵方付
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6