靜止無功發生器（SVG）在供電系統公變的應用分析

劉虎

南京默東電氣科技有限公司 江蘇 南京 211100

1 公變傳統無功補償問題分析

公變無功補償的投切開關大部分為接觸器少量可控硅，電容耐壓等大多為440V，無限流電抗器。這種以80年代農網改造為特性的電容補償，已經無法再滿足當前新型居民負載的無功補償需求，普遍存在以下問題。

（1）無功倒送。在綜合性線路上，節假日期間企業用電負荷大幅下降；電纜線路鋪設復雜線路較長，都經常發生向無功倒送，導致系統無功過剩。在低壓側單體公變的無功補償由于單體電容容量較大等原因，當負載較輕時，電容常處于投切過補、切除欠補的惡性循環，并加劇了電網線路上的無功過剩。

（2）補償容量不足。當前的公變無功補償由于負載波動幅度和頻率導致電容補償跟不上、無功補償效率低、電容器降容嚴重等問題，從而使變壓器長期處于無功補償不足。電容長期處于頻繁投切狀態加之諧波環境較為惡劣，造成了電容衰減，嚴重降容，無法滿足無功需求。

（3）補償和控制理念單一。常規無功補償控制器的電容投切策略不完善、精度不夠、電容自生充放電特性、沖擊性負載的不規則無功波動等等因素造成了公變無功補償長期處于“過補”、“欠補”兩難境地。電容投切的“窘境”雖然已經做到了三相共補與單相分補相結合，但也難以對系統的無功進行精確補償，補償過程中難免將造成過、欠補償，加劇了線路容性無功冗余，也對電容自身造成了傷害[1]。

（4）低壓側諧波污染嚴重 。隨著節能燈、計算機、微波爐、LED電視、冰柜冰箱等非線性電器設備被越來越廣泛地應用，成為電網中的新型諧波源，使線路上的非工頻電流情況復雜多變。監測數據反映了諧波頻譜變得越發復雜。不能否認電容器鼓肚、漏液、爆裂等隱患不是由于諧波造成的，在重諧波環境中，易造成諧波進一步放大甚至有共振危險。另外，低壓側諧波電流匯入上游的問題不可忽視。

（5）各低壓側補償節點控制。當前供電系統低壓側各個節點的無功補償缺乏有效的統一協調控制，無功補償設備各自調節，存在高低差別造成不合理的無功潮流，從而加劇了配網的網絡損耗、電壓不穩定。

2 針對性低壓智能連續無功補償

針對上述公變的無功補償問題現狀，通過傳統的電容器投切無法有效解決，因此需要一種新型的、智能型、動態、連續、雙向無功補償裝置。

（1）靜止無功發生器。靜止無功發生器（SVG）是采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來進行動態無功補償的裝置，其基本原理是將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，使該電路主動吸收或者發出滿足要求的無功電流，從而實現動態連續無功補償的目的。

隨著技術的革新，裝置做到了模塊化結構設計，可以方便地嵌入電容柜/JP柜內，甚至可以應用到臺區戶外的柱上變壓器。

（2）創新的產品集成技術。靜止無功發生器（SVG）與電容補償（TSC）兩部分，由中央控制單元進行統一調配、有效控制，形成一套新型的無功補償技術，在進行動態連續無功補償同時實時治理系統諧波電流，以此達到優質穩定的無功補償，改善電能質量的目標。

（3）模塊化裝置性能特點。SVG部分完全響應時間≤7ms，實時跟蹤電網及負載相位，無極差線性連續輸出無功，精度高、響應快，補償精度大幅提升。

由中央控制器控制電容的投切開關，在系統需求無功量小于電容柜單組電容器的補償容量時，SVG自動關閉電容器投切，自身輸出高精度無功電流。當檢測到快速無功變化時，SVG模塊將首先進入補償狀態，待無功平穩后，再逐組投入電容器。解決了電容柜跟不上無功變化、過/欠補償的問題[2]。

節假日線路處于小運行狀態，可遠程控制SVG模塊切除電容補償，同時若線路容性無功冗余時，SVG可以切換補償模式，作為感性負載進入感性無功補償狀態。

SVG模塊可主動治理2-13次諧波，在大量的公變電能質量檢測分析發現，其諧波頻譜的分布主要在3次、5次、7次諧波，在額定容量情況下，諧波治理后網側THDi≤5%。

3 裝置現場運行效果

（1）以某典型公變的無功改造為例。國內某沿海地區一臺公變的電容補償柜改造，方案為現有電容柜增設SVG模塊，考慮SVG的補償精度高同時具備分相補償功能，取消了現有三相分補電容。將8路20kVar電容補償控制信號接入中央控制器的I/O控制板，兩部分組成了新型低壓智能無功補償裝置。

（2）此次公變的無功改造效果

全天候功率因數趨勢監測結果

下表數據源自福祿克專家級電能質量評估工具F1760

圖示：曲線01：改造前A相PF曲線；曲線02：改造前B相PF曲線； 曲線03：改造后A相PF曲線；曲線04：改造后B相PF曲線；經過精細補償，PF曲線穩定平滑的維持在0.98。

4 結束語

靜止無功發生器配合現有的傳統電容補償這種創新的補償模式是未來農村電網無功補償的主流方向之一，給該領域的無功補償方法帶來了新的探索模式。