SVC技術在變電站中的應用與研究

周向龍

摘 要：文章通過介紹煤礦生產耗電量大的問題，提出了SVC技術在煤礦變電站中的應用，并取得了較好的效果，以期為相關電能消耗過大的企業提供一些理論指導。

關鍵詞：煤礦；SVC；原理；研究

一、引言

隨著煤礦井下采掘機械化的發展，煤礦原煤產量大幅度提升和通風、排水安全設施標準的提高，變電站電氣設備總容量、使用功率的明顯加大，供電距離加長。由于礦井用電設備多為電機、水泵等均為感性負載，在運行中需要從電網吸收無用功率，造成了變電站功率因數較低，而系統電網要求用電單位功率因數不得低于0.9，否則在電費結算時將扣除功率因數罰款，造成企業經濟負擔。同時功率因數較低會產生以下幾個方面的影響：

1、在傳送同樣的有功功率情況下，功率因數的降低會使總電流增大，使供電系統中的變壓器、斷路器、導線等容量增大，系統內部的起動控制設備、測量儀器、儀表等規格要求增大，從而投資費用增大。

2、功率因數的下降，使輸電線路中的功率損耗增加。

3、無功電流增加后供電設備的溫升會超過規定范圍，為控制設備溫度，工作電流就會受到控制。功率因數降低后，不得不降低輸送的有功功率來控制電流值，這樣就降低了供電設備的供電能力。

煤礦為了避免高峰時期用電負荷，采取高峰時間段不生產或者檢修，到夜間低谷時段開足馬力生產，造成全天供電電壓波動較大，電壓高時容易燒毀設備，電壓低時設備開不起來，每天需要調整變壓器分頭來調整輸出電壓來滿足礦井生產電壓，在調整時一是需要停電操作，二是調整完畢需做試驗，浪費停電時間人力成本。

另外，由于煤礦負荷主、副提升及潛水泵房采用變頻軟啟動，而變頻設備的增加造成大量的諧波電流注入電網，造成正弦波畸變，電能質量下降，不但對電力系統的一些重要設備產生重大影響，對用戶也會產生嚴重危害，造成能源的嚴重浪費。

因此，供電系統中提高功率因數、補償無功功率，消除諧波及提高供電電壓及質量，降低電能消耗是十分必要的。本項目將通過利用SVC技術應用于變電站來解決上述問題，最終降低電能消耗。

二、SVC技術原理及應用研究

SVC的主要裝置具有能夠快速調節的功能。通過相應的無功功率的調節，進而可以更好地維持整體的電力系統的電壓。其主要應用于具有無功補償的電力裝置中，充分利用晶閘管作為一種相對固態的調節，進而有效地控制主要接入系統的整體的容量，對改變整個輸電系統導納具有十分重要的作用。

TCR+TSC型SVC的基本拓撲結構見圖1。它由1臺TCR、2臺TSC以及2個無源濾波器組成。

TCR和TSC組合后的運行原理為：當系統電壓低于設定的運行電壓時，根據需要補償的無功量投入適當組數的電容器組，并略有一點正偏差（過補償），此時再利用TCR調節輸出的感性無功功率來抵消這部分過補償容性無功；當系統電壓高于設定電壓時，則切除所有電容器組，只留有TCR運行。圖2給出了該控制方式下穩定系統電壓時采用的控制框圖，控制器所需信號為系統線電壓和線電流。如果用于補償系統無功功率或校正系統功率因數，只需將電壓設定值改為相應的無功設定值或功率因數設定值即可。控制規律采用可變參數的PI調節器，其算法簡單、可靠，而且易實現。

SVC應用于電力系統中對系統產生的影響有：①增強系統的暫態穩定性。SVC安裝于中長距離輸電線路中點可以改善系統的暫態穩定性，其P-δ特性曲線給故障后電機提供的減速面積和暫態裕量比沒有補償的情況下要大。②有力的支持系統電壓，防止電壓崩潰。系統發生故障或者負荷電流（尤其是無功電流）急劇增高的瞬間，SVC能夠對系統進行瞬時無功補償來支撐電壓以抑制電壓崩潰的趨勢。③有效的阻尼系統振蕩。TCR可以用極高的速度平滑地調節無功和電壓，具有調制狀態工作的可能。它可以在一個與工頻50HZ不同的頻率下作適當浮動，如果浮動與系統搖擺或振蕩頻率相同而相位相反，就可以增大系統的阻尼而抑制振蕩。④補償不平衡負荷。負荷不平衡時，SVC不平衡控制策略可以補償系統使供電電流變成三相平衡，能夠使單相負荷變成三相平衡負荷而沒有無功分量。⑤抑制負荷側電壓波動和閃變，校正功率因數。

電力負荷不僅產生而且吸收無功功率。由于傳輸的負荷在任何時間差別都很大，在一個電網中的無功功率平衡也有差別，結果將導致無法接受的電壓變化或電壓突降，在極端情況下，甚至會發生電壓崩潰。一個快速反應的動態無功補償器可以在不同的系統條件下，連續地提供為控制動態電壓擺動所需的無功功率，由此可改善電力系統輸配電性能。安裝動態無功補償器，可以在不同網絡狀態下，在維持一個平穩的電壓水平的同時，提高傳輸容量，降低損耗及消除各類諧波，對維持電網質量起到至關重要作用，該裝置可以自動跟蹤供電系統的無功變化情況，判斷系統所需要的無功功率補償容量，自動控制本裝置，對系統進行補償。

三、成果分析

該成果主要應用在變電站的無功補償，電壓調整及奇次諧波消除。SVC無功自動補償裝置將先進性、安全性、經濟性和智能化融為一體。在產品的設計上突出人性化，實現了變電站設備的先進性和安全高效節能，提高變電站功率因數，增加經濟效益。也大大提高了變電站無功補償裝置的安全性和自動化程度，可以有效的提高變電站供電系統的穩定新，對于有效降低變電站供電事故、提高礦井的安全生產水平有較大的促進作用。目前已在國家電網、鋼鐵企業、煤礦供電企業供電部門都有所應用。

參考文獻

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[2] 杜晟，張鵬遠，方剛.SVG技術綜述[J].高新技術，2009（17）：5.

（作者單位：冀中能源峰峰集團電業分公司）