摘要：SVG动态无功补偿和谐波治理装置是继固定电容器补偿装置（第一代）、TCR型和MCR型动态无功补偿装置（第二代）之后的第三代动态无功补偿和谐波滤波装置，是目前国际上最先进的无功补偿技术。可通过无功就地补偿消除无功电流在线路及变压器中产生的大量损耗，也可以通过稳定电压提高高耗能设备的工作效率，降低单位产品能耗。
关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用
1 引言
与晶闸管控制电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比，SVG具有明显的性能优势。（1）由于SVG采用大功率可关断电力电子器件（IGBT），可连续调节无功输出，并做到快速动态响应，只要满足补偿容量要求，就能最大限度满足功率因数补偿要求，做到任意时刻功率因数均接近1.0，并且无过补偿问题。（2）对于补偿容量，一般TCR型装置和MCR型装置需要配置与FC等容量的无功功率。例如，20Mvar的FC回路需要配置20Mvar的TCR装置或MCR装置，才能得到0～20Mvar的无功调节范围。但如果采用SVG补偿方式，只需要配置10Mvar的FC回路和10Mvar的SVG装置，就能得到同样的调节范围，所以SVG装置的运行损耗比TCR/MCR型装置小一半。（3）SVG装置不含大容量高压电容和电感等储能元件，可进一步降低装置的运行损耗，同时SVG装置的占地面积要小于TCR/MCR型装置，使运行经济性进一步提升。
2 无功补偿技术原理
一般情况下，用电设备在使用的过程中都需要从电路系统中获取到可以维持设备正常广场运转的有功功率，同时还要获取到一定的无功功率。如果用电设备不能获取到足够的无功功率就不能很好的满足用电设备的正常工作需求，设备在不能很好的获取到稳定的电磁场的状况下就不能保证额定功率的工作状况，设备的用电电压也会下降，进而影响到用电设备的正常工作。 为了确保用电设备的正常运转，就需要进行无功补偿装置的设置。在进行理论计算时，设定 P 为用电设备消耗的无功功率，Qe代表了无功补偿容量，Q 代表了电感所消耗的无功功率，系统显示出来的功率消耗根据供电设备的功率损失进行计算，由公式（1）可知，在对供电设备采用无功补偿装置的设置后，有关供电设备的功率消耗出现一定程度的一定程度的降低，所获取到的无功功率降低，这就说明该装置的采用大大提升了电能的使用效率。
（1）
3 无功补偿技术的基本要求
首先，在进行无功补偿设计时，要选取数量合适的电机、变压器和容量，尽量降低线路的感抗。如果工艺条件满足相关要求，可以考虑采用同步的电机或选用空歇工作制的设备等方式，促进用电单位自然效率因数的有效提升。其次，若通过自然功率因数提升的方法对设备进行一定的处理之后，仍然不能满足设计要求时，可以考虑借助无功补偿装置并采用并联电力电容器的方式。如果10kV或35kV高压供电单位的功率因数超过0.9，低压供电单位的功率因数超过0.85，无功补偿时就需要考虑并联的电力电容器。再次，通过低压补偿的方式对10kV或35kV高压供电单位进行处理，但需要注意的是，高压侧的功率因数要尽量符合供电部门的标准和要求。最后，将电力电容器作为无功补偿设计的基础装置，并坚持平衡原则。通常情况下，对于补偿基本无功负荷的电容器组来说，比较适合在配变电所内部进行集中式的补偿。但在进行集中补偿的过程中，应采用自动调接式的补偿装置，避免出现无功负荷倒送问题的出现。同时，对于居住区的无功负荷，比较适合在小区变电所内的低压侧进行集中式补偿。
4 无功补偿技术实际应用方向
4.1 优势分析
一方面，SVG对于相关储能元件的容量没有过高的要求。这样一来，就使得SVG体积降低，进而减少了损耗问题。同时，SVG有着较快的响应速度，在短时间内可以感知到补偿系统出现的无功变化，进而能够对电压闪变问题进行有效的抑制，使得供电环节中的电压质量可以得到显著的提高。另一方面，通过将蓄电池等元件合理的安装于SVG的直流侧，还能对系统无功功率进行一定的调节，同时也会对系统的有功功率做出相应的调节。此外，SVG的运行范围相对较大。如果电网电压出现下降的现象，那么SVG能够对变流器交流侧电压进行相应的调节，尤其是电压的幅值与相位。这样一来，就能确保最大无功电流维持在合理的区间内。对于SVC系统而言，因为系统能够提供的最大电流受到多种因素的影响，比如并联电抗器以及电容器，因而电流将会随着电压的减小而出现降低的现象。这样一来，SVG的运行范围将会显著增大，这也是SVG的一个重要优势。另外，SVG的谐波量较小。相比于其他型式的SVC装置而言，由于SVC受到自身特性的影响，难免会出现一定量的谐波，但是SVG的应用就能显著改善这一问题。具体来说，这一过程中用到了桥式交流电路的多重化技术，同时也应用到了PWM技术，进而使得次数较低的谐波能够得到有效的消除。
4.2 实际应用案例
变电所于2016年投入基于MMC动态无功补偿，目前使用良好，利用数字信号处理器作为主要控制核心，采用基于瞬时无功理论的控制策略，实时采集模拟量，通过高速计算和分析能力，将无功成分和谐波成分分离出来，然后通过控制基于大容量IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的电力电子变流器，实现对系统无功的补偿与谐波治理。变流器采用级联多电平结构，通过基于标准载波移相技术的SPWM(正弦波脉宽调制技术)进行调制发波，实现了控制系统整体响应速度的快速性和波形的高质量可控性，其对系统扰动的响应时间小于5ms，扰动发生的初期，快速的无功响应能够将系统发生风险控制在可控范围。
①进行无功补偿后，便可提高用电承载率，变压器可满负荷运行。例如一台315kVA、功率因素cosφ=0.6的变压器只能提供优质服务189kW的有功功率；将功率因数由0.6提高到0.98，相当于扩大了63%，既有功由189kW提高到309kW，基本满足300kW左右的容量需要，可节省约34万元的扩容成本。②改善电能质量，延长电器寿命，提高设备质量。③本成果的技术是灵活柔性交流输电系统（FACTS）技术和定制电力（CP）技术的关键一步，在电网和电力用户处方面都得到广泛应用，可以提高电能质量，节约能源，同时更能稳定电网电压。④装置能够接入400V～35kV电压等级母线，解决了传统无功补偿装置的缺点，可以提供快速又连续的动态无功补偿和对谐波进行滤波。能够稳定电网电压的突然波动，并抑制母线电压的突然变化，有效地增加负载功率因数。⑤该装置实用价值高，如能推广到各铁路局的每个变电所和城市轨道交通运营单位的每个变电所，则具有广泛的推广应用前景。
5 结束语
作为无功补偿领域的一个重要的技术分支，SVG能够满足目前变电所对于电压快速补偿的严苛要求，因而在当前国内变电所的应用越来越广。随着科学技术的不断完善与发展，SVG的应用优势将越来越大。因而，现阶段要加强对变电所无功补偿方面的研究与创新，做好变电所并网运行中重点问题的解决与整改，并且对无功补偿装置进行实时的检测，确保装置有着良好的运行效果。
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论文作者:孙莎莎
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
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