SVG無功自動補償裝置在港口供配電系統中的應用

李保華

摘 要：近年來，我國配電建設取得了很大的發展，但隨著經濟社會的不斷發展，配電系統的網絡損耗問題越來越嚴重。而無功補償裝置作為改善網損的重要措施，能夠提高系統功率因數、降低線損、改善電能質量。本文重點介紹了SVG無功自動補償裝置及其在港口10kV配電系統的應用，希望對港口配電系統有所幫助。

關鍵詞：港口配電 無功自動補償 應用

近年來，隨著我國經濟水平的不斷提高，對外貿易的不斷增長，港口的貨運吞吐量成倍增長。為適應經濟發展，提高貨運能力，很多港口近年來啟用了很多大型的裝卸設備來提高運輸效率。由于港口內用電設備的特殊性，所需功率大，這對港口10kV配電系統中的無功補償裝置造成損害，同時也將降低供電質量，減少港口電氣設備的使用壽命，這些問題都需要通過設計合理的無功自動補償方案來得到解決。本文通過分析港口配電系統的特點及問題，提出在10kV配電系統中使用SVG無功自動補償裝置，希望對港口配電系統的良好發展起到作用。

1.無功自動補償裝置

1. 1無功自動補償裝置的概念

提到無功自動補償裝置，要從無功功率說起。電網向外輸出的功率包括有功功率和無功功率，有功功率通過把電能轉化為機械能、化學能，利用轉化完的能做功；而無功功率則不需要轉化完的能直接做功，而是用轉化完的能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且在電網中與電能進行周期性轉換。從含義上可以看出，無功自動補償裝置能夠提高供電網絡的供電質量，降低供電網絡的損耗，改善供電網絡環境。因此，要在供電網絡中選擇適合的自動補償裝置，才能減少電網損耗，提高供電質量，使供電網絡平穩運行。

1.2無功自動補償裝置的種類

無功補償方式包括采用真空開關投切電容器組（MSC）、靜止無功補償裝置（SVC）以及靜止無功發生器（SVG）成套裝置。由于當前技術發展的局限性，電容器投切方式仍然占據了市場的主要部分，尤其是在港口配電所的自動補償選用上。

2.SVG的運行原理

2. 1SVG自動補償裝置的運行原理

在供電網絡的日常應用中，由于供電網絡的特殊性，在消耗電力的過程中，電能除了一部分被轉化成其它能做功，還有相當一部分電能在不做功的情況下被消耗掉，這種狀況的發生會在很大程度上降低配電網系統中無功功率容量和供電電能功率因素值。為了解決上述問題，就需要在供電網絡中加入無功自動補償裝置，來對因為不做功而損耗的電能功率進行補償。SVG無功自動補償裝置，是能夠對供電網絡中的無功進行及時補償、將諧波電流也當成無功電流進行治理的自動補償裝置。SVG無功發生器的基本工作原理是將自換相橋式變流電路經電抗或直接并聯到配電網系統中，通過內部智能控制單元運行分析獲得無功補償策略，自動自適應的調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或直接控制SVG裝置交流側電流，就可以使該變流電路吸收或者發出滿足配電網動態調節要求的無功容量，實現對配電網無功的動態補償和諧波治理作用。

2.2SVG自動補償裝置的特點

SVG自動補償裝置是通過改變變流器中的電流大小來實現無功補償的，是當前最先進的無功補償裝置。首先，由于其直接參與供電網絡中電流的控制，動態的對無功電能進行補償，因此具有運行范圍光的特點。其次，SVG自動補償裝置采用的是瞬時功率算法，能在5ms準確的對供電網絡中的無功負荷判斷反應，響應的時間快。此外，作為如今最先進的自動補償裝置，SVG自動補償裝置并沒有使用大量電容器或電抗器，使得供電網絡中的受影響因素減少，從而大大減少了電網運行中的諧波量，提高了提高電能功率，使供電設備和供電網絡能夠更加平穩的運行。

3.港口供電系統特點

3. 1港口設備用電特點

當前港口建設發展較快，港口供電系統面臨的壓力也比以前要大很多。大型電動裝卸機械都不是連續用電設備，是短時間的用電設備，因此常常處于供電負荷不穩定的狀態。在很大程度上降低了供電質量和功率因數，這就要求自動補償裝置能夠快速應對這種負荷大，變化快的狀況，才能提高供電網絡的供電效率。港口裝載設備是典型的非線性負荷，向系統注入了大量諧波，引起電網電壓和電流波形畸變、導致變壓器發熱、增加電路損耗、影響通訊設備等異常。

3.2港口其他設備用電特點

在港口供電網絡的日常運行過程中，還有一部分用電設備處于連續使用的狀態，如港口上的運輸設備如皮帶運輸機、油碼頭輸油泵，照明設備如高壓鈉燈、白熾燈等。這些連續用電的設備，其供電負荷都比較平穩，對供電剛落的要求相對較小。但由于港口工作的特殊性，在夜間工作時港口上的照明設備都處于是集中供電的狀態，此時很容易出現用電負荷的高峰，造成供電網絡的負擔。

4.SVG在港口配電所的應用

港口的配電網絡中，有大量大功率用電設備運行，這些設備不僅消耗大量有功功率，還會帶來大量沖擊性電荷，這種沖擊性的無功電荷會使港口配電網絡損耗嚴重，供電功率降低。因此，港口要采取適合的無功補償裝置來保證供電質量和效率。通過采用SVG動態無功補償裝置，一方面，能有效地對諧波進行治理，使供電網路安全平穩運行；另一方面，能夠及時根據港口負荷的變化進行操作，實現動態補償從而避免了傳統補償裝置存在的弊端和不足，動態補償供電功率因數，降低網絡損耗，從而加強系統電壓穩定性。

4.1SVG自動補償裝置在諧波治理上的作用

在港口供電網絡的運行過程中，大規模的大容量用電設備會產生大量諧波，這些諧波會給供電網絡造成很多麻煩。一方面，大量的諧波通過附加熱損耗，會對電力組件如變壓器、電纜等造成損害；另一方面，諧波會造成電力網絡污染，使供電系統的部分功能出現異常，還會對通信和數據網絡產生影響，這些問題都在很大程度上影響著功能供電網絡的正常運行。SVG自動補償裝置作為最先進的自動補償裝置，本身并不是大功率設備，其工具原理是通過內部智能控制單元，分析電路中電流的大小和相位，通過分析調控，使供電網絡中的電流負荷滿足供電需求。在這個過程中，SVG自動補償裝置能夠將電力網絡中的諧波也當做無功電流進行處理，從而實現對配電網的諧波治理。SVG無功自動補償裝置，在對諧波進行治理的過程中，并不需要再額外增加配件，就能實現供電網絡的無功自動補償，對于是港口供電系統來說無疑是最佳解決方案。

4.2SVG自動補償裝置在裝卸設備上的應用

對于工作狀態復雜的裝卸機械，無功補償設計應以其可能出現的最大無功需求作為動態無功補償的容量參考，而動態無功補償裝置應分組投切。在單臺門機就地補償的情況下，每組最大補償容量不應大于單臺門機單個機構的無功需求，防止過補。當條件允許時，應盡量減少每組補償的容量，以使補償后功率因數平緩變動。以往港口裝卸機械不設補償裝置，需要在變電所對裝卸機械進行集中補償。但是，由于裝卸機械的工作特性，裝卸機械的電機處于頻繁的啟停轉換過程，電機較長時間處于功率因數較低的工作狀態，導致裝卸機械整體功率因數較低，這就需要在變電所設置較大容量的集中補償。由于存在大量的無功功率，使得變電所至裝卸機械的工作電流變大，增加了線路損耗。

5.結束語

隨著對外經濟的不斷發展，對港口的吞吐能力提出了更高的要求。港口的日常活動在很大程度上需要港口配電系統提供電能，因此，港口配電所要選擇科學的無功自動補償方案，實現港口配電的優化，從而提高沒法點的質量和總量，降低配電系統的網絡損耗，延長供電設備的使用壽命。本文通過對現有的幾種無功自動補償方案進行比較分析，第三代的補償技術SVG將越來越多地應用在港口工程中。因此，港口供配電系統設計階段須充分考慮供電系統安全可靠性和設備對運行環境條件的適應性等，綜合考慮港口裝卸設備的用電特性。

參考文獻：

[1]謝智宇，劉孝軍.10kV無功自動補償裝置在港口配電所的應用[J].港口科技，2012，（2）：23-26.

[2]俞苗杰.淺談10kV線路自動無功補償裝置在電網中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2011，（31）：24.