SVG在水利灌溉變頻系統中的應用

周得智

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅白銀730400）

1 引言

甘肅省景泰川電力提灌工程（簡稱景電工程）是跨省區、高揚程、多梯級、大流量的大Ⅱ型提灌工程。設計流量28.6立方米／秒，加大流量33立方米／秒，有泵站43座，裝機容量25.97萬千瓦；建成干、支、斗渠1391條，共計2422公里，設計灌溉面積97.67萬畝，總投資8.56億元。景電工程經過了40多年的建設和運行，成為建設高揚程提灌工程的典范。

該工程中大量使用了交直流電機，無論是直流還是交流變頻電控系統，都有半控或不控的三相變流橋，工作時會給電網注入大量的諧波，并使其功率因數降低，不能達到接入電網的要求，為了達到接入要求，可以采取多種措施。本文提出了配置SVG的方法，能夠很好地治理諧波和補償無功，提高功率因數，供同行參考。

2 SVG簡介

靜止無功發生器（SVG），英文描述為Static Var Generator，是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態無功補償的裝置，是目前無功功率控制領域內的最佳方案。相對于傳統的調相機、電容器電抗器、以晶閘管控制電抗器TCR為主要代表的傳統SVC等方式，SVG有著無可比擬的優勢。SVG采用高性能控制芯片（美國TMS320F28335＋FPGA）和全控型電力電子器件（IGBT），通過實時檢測電網中電流，采用改進型SWA算法和智能FFT算法，快速分離出無功電流分量與諧波電流分量，并產生控制指令，將大小相等、方向相反的補償電流注入到電網中，實現瞬時補償無功，消除諧波。原理框圖如圖1所示。

圖1 原理框圖

3 設計要點

3.1 容量的選取

水利灌溉電網的功率因數通常較低，諧波含量較大，根據理論計算，參考實測數據，通常按接入網電變壓器約65%的容量作為選取SVG容量的標準。

3.2 散熱要求

SVG裝置的發熱主要有兩部分：三相逆變橋的IGBT發熱和并網側LCL濾波器的發熱。產生的熱量會使整機溫度快速上升，超過溫度閾值，甚至發生炸機。因此，為了保證其可靠工作，應采取有效的散熱措施。例如，配置工業空調、設置專用的通風道等。

3.3 接入位置

SVG補償的指令來自于檢測的數據，因此檢測位置的正確選取會影響補償效果。對于有多個接入點的系統，需要設法將這些點匯合，然后在匯合點處進行檢測；對于只有一個接入點的系統，只需要在其接入點上檢測。圖2所示為SVG接入點示意圖。

圖2 接入位置示意圖

4 配置要點

根據補償的要求，SVG既可以集中補償也可以就地補償，需要注意以下幾點。

（1）SVG要能手動接入，故障時自動退出；

（2）應具有多種保護功能，如直流母線過壓、模塊過溫、故障、過流等保護；

（3）專用冷卻風道，且保證進風溫度不高于30℃；

（4）按技術手冊規定的要求安裝、連線。

5 應用效果

2015年，根據用戶的要求，對某泵站變電所進行補償，電網進線電壓為10kV，變壓器容量為3150kVA。按照計算配套了SVG裝置，單獨成套，容量為2000kVar，在低壓側進行補償。2015年1月投入使用，測試數據如表1所示。圖3、圖4所示分別為補償前、后的數據圖。

圖3 SVG補償前數據圖

圖4 SVG補償后數據圖

表1 SVG補償前后測試數據

由測試數據可見，補償效果顯著。

6 結論

原電力工業部于1998年也頒發了《電網電能質量技術監督管理的規定》，其中第五條指出，因電網或用戶用電原因引起的電能質量不符合國家標準時，按“誰干擾，誰污染，誰治理”的原則及時處理，并貫穿于電網及用電設施設計、建設和生產的全過程。因此，隨著變頻器的普遍應用，由此產生的諧波和無功對電能質量的影響越來越嚴重，在設計中應針對不同形式的變頻器采用適當的補償措施，這對提高電網質量是非常必要的。

SVG的價格雖然比MCS、TSC高，但其能夠有效治理電網諧波，補償功率因數，不會與系統發生諧振，也不會出現過補或欠補的現象，且SVG體積小、穩定性高、維護量小、動態響應快，特別適合提灌工作的特點，因此具有良好的經濟和社會效益，值得推廣應用。