唐山礦A區無功動態補償裝置SVG淺析

崔曉勇

摘 要：由于該變電站主要擔負A區井上下供電任務，整個供電系統功率因數低，不符合國家降能降耗的要求，而且唐山礦開采量增加以及附屬設備的增加，用電量也大幅增加。基于此，本文闡述了無功動態補償裝置SVG的技術特點，分析了其節能降耗的原理及技術應用效果，以供參考。

關鍵詞：SVG無功動態補償；功率因數；節能降耗

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A

近年來，動態無功及諧波補償裝置越來越廣泛地應用于電網及電力用戶端，用于提高電網電壓穩定性、改善用戶電能質量并達到節省電能的目的。有源動態無功與諧波補償裝置SVG，可直接接入6kV電壓等級母線，為用電負荷提供快速的有源動態無功補償和諧波濾波，可有效提高電網電壓暫態穩定性、抑制母線電壓閃變、補償不平衡負荷、濾除負荷諧波及提高負荷功率因數。

1.系統設計

在唐山礦A區變電站設計中，根據供電負荷要求以及將來供電系統計劃，采用有源動態無功和諧波補償補償裝置（SVG），補償容量為0～4MVAR。SVG的基本原理就是利用可關斷大功率電力電子器件（IGBT）組成自換相橋式電路。通過電抗器或直接并聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。

在實際工作中8個功率模塊的串聯構成了SVG技術的每相裝置，這樣的串聯形成了一定的功率模塊，組成換流鏈接入電網。其中在每相8個功率模塊中1個是冗余模塊。在工作中系統電氣原理如圖1所示。

2.技術特點

SVG可以實現動態連續的無功輸出調節，因此功率因數可以提高到0.98以上，甚至可以達到1.SVG也具有很多獨特的優勢優點：

（1）啟動沖擊小，動態響應速度快。它具有5ms～10ms的快速輸出無功特性，而傳統的SVC響應時間一般在40ms～60ms。

（2）補償范圍連續，優異的諧波輸出特性。SVG輸出是完全有源可控，近似正弦波的無功電流。

（3）占地面積小。SVG以IGBT構成的逆變器為核心，無龐大的濾波支路。所以適合于對占地面積要求較高的場合

（4）高效節能。裝置效率提高到接近99%。等效運行耗電量大大降低。

3.節能降耗分析

電臺安裝SVG前后功率因數分別為cosψ1=0.92，cosψ2= 0.98。對于唐山礦而言降低了變壓器和電網元件的銅損和鐵損。

（1）變壓器的損耗率，在有功負荷一定，無功功率缺額時，功率因數就要下降，變壓器損耗率（△A%）必然要增大，即：

式中：△P0變壓器空載損耗（kW），△Pk負載損耗（kW），Pf實際有功負荷（kW），SN變壓器容量，cosψ功率因數。

由上述公式可知：空載損耗大小與功率因數變化無關，負載損耗大小與功率因數的平方成反比，與負荷成正比。當負荷不變時，變壓器損耗降低的百分數為

解得△P%=14.1%三臺主變總容量為28000kVA，變壓器銅損按1.5%計算，損耗為28000kVA×1.5%=420kW，補償后節省損耗為420kW×14.1%=59kW。電網元件功率損耗降低的百分率，解得△P%=11.9%系統平均有功負荷按變壓器容量的70%計算，約為20000kW，補償前系統的平均效率為95%，則損耗為20000kW×5%=1000kW，降低損耗為10000kW×11.9%=119kW。

（2）線路損耗降低

三相電路中，功率損耗ΔP的計算公式為：

線路長度為10km，線路電阻為0.2373Ω/km（120），則R=2.373Ω，ΔP%=11kW

（3）安裝SVG本身消耗的電能主要包括風機和空調，其中系統包括12臺2kW風機，2臺3kW風機和2臺10匹空調。因為1匹=0.735kW，得系統消耗電能功率P=12×2kW+2×3kW+2×10×0.735kW=44.7kW

（4）安裝SVG后每年省電量W=（59kW+119kW+11kW

-44.7kW）×24h×365=1264068kWh

結語

結合實踐以及通過上述文章的綜合闡述分析得知，SVG在具體應用中體現出了較好的經濟效益，表現在：對變壓器負載和線路的輸電能力方面有所提高，降低了電力的損耗，提高了電網的功率因數，同時也抑制了電壓的波動。

經過實驗比較分析，這種SVG技術在煤礦電網應用中有著十分廣闊的前景。在現階段的煤礦企業應用中大力推廣SVG將會起到保障煤礦供配電系統的安全、經濟，在電網節能降耗和改善電能質量層面有很大效果。

參考文獻

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