淺談無功補償SVG裝置及諧波治理設備的實際應用

李曙光

摘? 要：隨著科技的發展，在現代化制造生產中，變頻器、整流器、電焊設備、數控機床、電子控制設備、直流傳動設備、電泳設備等非線性負荷自動化化設備被廣泛應用。無功補償SVG裝置和諧波治理設備在生產實際中應用逐漸趨于普遍，該文在對SVG的工作原理展開深入分析的基礎上，對SVG無功補償的應用做了全面的介紹，并探討了諧波治理的方案，進行了運行效果及效益分析。

關鍵詞：無功補償;諧波治理;SVG裝置

中圖分類號：TM714? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

現階段，電力系統的高效、穩定運行為經濟社會的發展提供了有力保障，隨著科技的發展，在現代化制造生產中，變頻器、整流器、電焊設備、數控機床、電子控制設備、直流傳動設備和電泳設備等非線性負荷自動化化設備被廣泛應用，給生產帶來了極大的方便，但同時給電能的質量的影響和威脅與日俱增，目前主要表現在：功率因數不足造成的電能浪費、諧波污染造成的電壓穩定性差、電壓波動頻繁及閃頻等[1]，輕則影響生產，嚴重的造成設備損壞、出現事故，直接影響工廠的生產。直接影響到電力系統運行的可靠性，嚴重影響到電能質量，破壞電力控制設備的性能，并威脅到電力設備的安全特性，甚至造成人員傷亡，因此需對電力系統中無功進行補充和諧波進行有效治理。以某工業電力系統為例，整體供電系統采用十二脈動整流器，在系統實際運行中，由于觸發脈沖不對稱，引發多次特征諧波，直接影響到電控主體的安全穩定運行，甚至引發主體電控失效，燒毀快熔和可控硅等電氣件，直接威脅到系統安全、穩定運行和人身安全。因此電力系統運行質量逐漸引發廣泛關注，同時也促進了諧波治理和無功補償技術的發展，而無功補償裝置經歷了第一代（機械靜止無功補償裝置）、第二代（電抗器式無功補償裝置）、第三代（SVG靜止無功補償技術）等幾代的發展歷程[2]。其中，SVG技術的應用，極大地推動了諧波治理領域的發展，其響應迅速，并有效避免諧波對電力系統的干擾，在提升電力系統運行可靠性和運行效率等方面均發揮著重要作用。

1 SVG的工作原理

1.1 工作原理

在諧波治理過程中，由于諧波頻率與基波頻率呈正相關關系，可借助無功補償技術對諧波進行處理。SVG，即靜止無功發生器（STATCOM），在無功補償和諧波治理中發揮著關鍵性作用。其工作原理如下：SVG屬于柔性交流輸電系統的范疇，是基于第一代（機械靜止無功補償裝置）、第二代（電抗器式無功補償裝置）諧波治理技術發展而來的新一代諧波補償技術，其核心元器件為三相電壓逆變器，借助電抗器對輸出電壓進行控制，通過對其幅值進行調節確保輸出功率的質量，依據幅值大小吸收或輸出感性無功。SVG工作原理圖如圖1所示，在電網中并聯橋式換相電路，借助電抗器實現交流輸出電壓的幅值和相位可調節[3]，對無功電流進行吸收，達到電力系統的無功補償的目的。

SVG：靜止無功發生器;System：電網輸電系統;Uinverter：變頻器電壓;Usystem：電力系統輸出電壓;IL：諧波電流。

在電力系統中，SVG技術的應用包括了空載運行模式、容性運行模式和感性運行模式等三大類，在空載運行模式中，SVG不吸收也不放出無功;容性運行模式存在超前電流I1，通過對其幅值進行連續控制以實現對SVG無功的調節;感性運行模式存在滯后電流I2，此時可連續控制SVG吸收的無功。

1.2 基本配置及作用

SVG的基本配置包括了3 Mvar SVG 及 3 MvarFC，本質上為一動態無功補償與諧波綜合治理裝置，涵蓋了高壓控制開關柜、一次主接線、電抗器、控制柜、功率柜以及濾波器等主要部件，依據供電系統實際運行特性，達到無功補償和諧波治理的目的。

在此SVG裝置中，主要組成部件為控制柜（包括控制、繼電器、面板及空開等，用于供電輸出、控制電容器濾波電路）、功率柜（通過功率單元實時變換功率）、啟動柜（包括開關、充電電阻及刀閘等，通過自勵啟動對直流電容充電，刀閘用于檢修時提供安全保證）、連接電抗器（經由電抗器實現系統輸出向系統側傳遞）。其中，濾波電路具有無源特性，無功補償裝置涵蓋了3組電容器裝置，二者共同搭建了無源濾波電路，可對多次諧波進行濾除處理，降低多次諧波干擾，有助于抑制多次諧波干擾，在實際運行中可以克服三相不平衡的電壓環境，提升功率因數，并達到抑制電壓波動，保障電力系統高效、穩定運行的目的。

2 SVG 無功補償的應用分析

在電力系統的實際應用中，SVG無功補償技術在確保電力系統運行穩定性和可靠性方面起到了關鍵性的作用，并能有效提升供電質量，具有重大的社會意義。一方面，電力系統中引入SVG無功補償技術有助于降低系統運行電壓的波動特性，提升電力供應質量，而借助無功補償技術的自動調節特性，對于系統運行電壓的適應范圍更廣泛，可以依據實際運行電壓自動調節其輸出參數以及輸出功率，在電壓過高或者過低時分別采取有效的調控措施，分別降低或者提升無功功率的輸出容性。

SVG無功諧波補償技術在實際應用過程中有助于保障電力系統運行的穩定特性，對于40 kV母線電壓的供電系統來說，借助SVG技術，其整個系統的電壓浮動率可以控制在±0.25%之內，有助于保障輸電的可靠性;此外，SVG無功補償裝置具有著高效、快速的響應特性，有助于快捷反饋電力系統運行中出現的電壓故障，并在系統電壓驟變時發揮支撐作用，避免外界環境或者內部故障導致電力系統發生故障，影響設備的正常運轉，對于城市軌道交通系統的保障作用更為顯著;另一方面，在減少電力系統干擾、提升故障響應特性的基礎上，SVG技術應用于電力系統，還能夠有效提升電力傳輸質量，提升功率因數，這是由SVG無功補償技術的固有特點決定的，在電路系統傳輸中，應用此項技術有助于極大地降低諧波率，有效提升電力供應系統的整體運行質量，確保電力系統運行的高效性和可靠性。