SVG靜態無功補償裝置在電力系統的應用

陳皓鵬

摘 要：靜態無功補償裝置（SVG）作為第三代電能質量優化技術，在電力系統中應用有利于將無功功率補償及諧波問題處理，該裝置現階段在多個領域中應用。本文探究靜態無功補償裝置在鋼鐵行業電力系統的應用，對SVG裝置及技術特點、SVG靜態無功補償裝置在電力系統的應用情況進行分析，提出相應的優化策略。

關鍵詞：SVG;靜態無功補償裝置;電力系統

鋼鐵行業的供電系統對生產效率具有重要影響。鋼鐵行業的電力系統是交流電與直流電混合的系統，在運行方式上較為復雜。在時間的作用下會發生較大程度波動，鋼鐵行業中電力系統呈現時變性及移動性特點，容易在運行過程中出現低功率因數及電壓波動與閃變等問題。在上述問題下，供電系統電能質量減低，諧波會導致設備過熱及運行異常，對供電系統的可靠性造成影響。對此，在鋼鐵行業供電系統中利用SVG對電力系統無功功率補償及諧波進行處理，從而保證電力的運行質量。

1.無功補償

電網中的電力負荷屬于感性負荷，比如電動機及變壓器，在運行過程中需要為設備提供無功功率。電網中安裝并聯電容器及無功補償設備后，能為感性負載補充消耗的無功功率，使電網電源向感性負荷提供無功功率，縮減無功功率在電網中的流動性，降低線路及變壓器運輸過程中出現的電能損耗，也叫作無功補償。無功補償的作用便是提升線路輸電穩定性及維持受電端電壓，保持電力系統的運行穩定性。

2.SVG裝置及技術特點

2.1SVG裝置

SVG裝置包括VSC逆變器及直流電容器、連接變壓器、斷路器等。在工作過程中將自換相橋式電路通過電抗器并聯，對橋式電路交流側輸出電壓相位及幅值進行調整，或者直接對交流側電流進行控制，使電路吸收或者發出無功電流，達到快速動態無功補償的目標。直流電控制過程中在，SVG不能利用LC回路濾波，需采用PWM電流技術進行濾波處理，使負荷諧波與相反的諧波抵消，達到有源濾波的效果。電力系統看做為一個電壓源，SVG能作為可控電壓源，連接電抗器則作為線性阻抗元件。

2.2SVG技術特點

SVG裝置利用空間失量脈寬調制方法及瞬時無功功率理論的檢測方法，解決電力系統在擾動因素的影響發生的各種問題，完成無功補償質量目標。自技術層面看，（1）SVG具有動態補償特點：能同時對無功功率計諧波進行補償，補償功率能實現連續平滑處理，滿足功率變化的需求，獲得理想的經濟收益。（2）SVG具有響應時間短的特點：整機響應時間在5ms以內，能對額定容性及感性輸出進行隨意切換，滿足沖擊性負載補償需求。（3）SVG具有優化諧波輸出特點：SVG能作為輸出側正弦波的無功電流，對電網進行補償，也能作為設定次數的諧波，在負荷諧波濾波中的應用，滿足無功無償及諧波綜合治理的目標。（4）SVG具有可靠性高的特點：SVG具有電流源特性，系統參數的敏感性不足，輸出無功不會受到電壓影響，利用鏈式結構模塊的設計方法，一個模塊在出現故障的情況仍舊繼續運行。（5）SVG具有控制靈活特點：能單獨補償電壓及無功、功率因數，能實現綜合控制及AVC控制，實現各種模式的無縫切換。

3.SVG靜態無功補償裝置在電力系統的應用

以我國鋼鐵行業配電系統作為研究案例，鋼鐵企業配電系統中，異步電動機及整流變等作為感性設備，也是無功功率的主要消耗者，電力變壓器損耗的無功功率一般是額定容量的10%左右，空載無功功率為滿載時的三分之一左右，鋼鐵行業中，為提升供電可靠性，一般主變電站進線電源是100kv，系統環網電壓為35kv。無功補償過程中，利用無功補償設備提供的無功功率對系統功率因數進行調整，降低電能消耗，使電網的電壓質量提升。

自電網無功功率消耗情況看，各級供電網依舊存在配電、供電消耗無功功率的情況，低壓配電網消耗比例較大。為最大程度的減少無功功率傳輸損耗，提升供配電效率，一般利用無功補償設備采取分級管理原則，實現系統補償與用戶補償，實現總體平衡與局部平衡，實現分散補償與集中補償的結合，將分散為主主體，實現損耗降低與壓力的調節，以降低損耗為主。

現階段電力系統在補償過程中，主要采取以下幾種方式，首先，集中補償。將配電系統無功補償容量集中在變電所或者配電變壓器饋電匯流母線，對無功進行統一補償。該補償方式適用于集中負荷及距離母線較近的補償場所。該補償方式能提升變壓器有功輸出容量，提升供電能力。通過無功補償自動控制裝置，實現電容器組的自動投切，避免補償過度。設備具有較高的利用率，便于管理。但也存在高壓側補償問題，導致設備投資量大，合閘電流沖擊量大，容易產生過載電壓，對系統運行的穩定性造成影響。

其次，分散補償，配單系統需要的無功補償容量根據局部復雜進行補償。具有實行無功補償分區控制，保證分區平衡，減少電能損耗的優勢，保證補償網絡的經濟性。補償方式較為靈活，電容器投切沖擊量小，但只能對高壓配電線路及變壓器進行無功補償，無法減少低壓配電線路的無功損耗，補償設備利用率集中性較低，安裝分散，管理不易。

4.優化策略

現階段，針對SVG系統啟動及結束的操作依舊較為復雜，還需對子系統之間的協調性進行處理，能實現SVG意見啟用，并能實現SVG一鍵結束，優化此功能有利于實現自動開啟或者結束操作。針對變電站無人值班的模式進行設計，SVG后臺需要與綜合自動化系統控制室連接，能及時將后臺的問題進行傳輸，并且及時操控后臺，值守人員只需要對后臺進行遠程操作即可。SVG強迫風散熱設備所發出的噪聲較大，風壓容易將灰塵吹散，導致濾網及模組散熱器堵塞，還需經常清理及維護，這種方式耗費人力及物力，對提升經濟效益具有不利影響。在新投入設備時可采取水冷散熱方案，保證散熱效果，將閥組濾網維護工作量大及室內噪聲大的問題處理。

結束語

SVG是我國第三代的電能質量處理技術，能將電力系統中的低功率因數及電壓波動與閃變、諧波等問題解決，從而實現降低電能消耗及提升電能質量的目標。通過動態補償功能及諧波處理能力，有利于實現電力管理目標，本文對SVG裝置在鋼鐵行業配電系統的應用情況進行分析，取得較為顯著的效果，因此，SVG裝置能在電力系統中廣泛應用。

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