台区安装ESVG补偿装置的项目分析

李瑞甫

【摘要】本文通过应用ESVG智能型瞬时无功补偿设备的介绍，现阶段县级供电公司的台区无功补偿现状，结合实际运行情况与维护情况。安装试运行新型智能无功补偿装置，与传统无功补偿固态电容设备做对比分析，从经济性、维护管理性及整体管理效果和社会效果等方面加以综合分析。依靠尽可能精确的现场测量数据说明实际效果。该分析对于ESVG应用具有典型的借鉴意义及推广参照经济参数意义。

【关键字】县级供电区域 无功补偿 ESVG

中图分类号：U223 文献标识码： A 文章编号：

一、ESVG原理介绍

静止无功发生器（Energy Static Var Generator以下简称ESVG）是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功进行快速和连续的补偿。是电力系统无功补偿的第三代产品，其补偿过程是：无功发生器先将系统电压整流成直流并保存在一组直流电容器内．同时经过一组逆变器将此直流逆变成交流电压．通过连接电抗．与系统连接．如果所逆变的电压高于系统电压。则逆变器就像一组电容器那样向系统提供无功功率；如果电压低于系统电压它将消耗无功功率。

二、ESVG与传统固态电容补偿技术的比较

（一）、可靠性对比：

ESVG动态补偿采用全模块设计，安装、调试工作量小，基本免维护。通过控制控制柜进行自动控制，因此可实现连续可调，并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短，因此可以真正实现柔性补偿。

传统的电容补偿装置中电容对系统谐波放大，系统存在具巨大隐患。同时需要定期的检查电容，并按时间更换，对电力系统有极大隐患。电容有经常漏油，鼓肚等现象且在投入电容时产生倍数较高的涌流，容易在接触器的触点处产生火花，烧损触头。切断电容时，容易粘住触头，造成拉不开。涌流过大对电容器本身有害，会影响使用寿命。

（二）、安全性比较

ESVG是可控电流源，不会产生过电流、不会产生谐波电压放大。其中ESVG保护类型包括：母线过压、母线欠压、直流过压、过流、输入缺相保护、输入错相保护、IGBT元件损坏检测等保护功能。传统无功补偿只有普通的器件保护，目前国内出现无线补偿引起的电气事故大部分是因电容对谐波放大，电容质量问题引起巨大隐患。

ESVG的响应速度快安全性高，可以实时跟踪冲击型负荷的波动，进行快速跟踪补偿。当ESVG装置投入以后，所有的负荷无功都由ESVG装置提供，系统提供的无功为跟踪系统无功变化，响应速度为0.5us完全达到快速补偿波动负荷的目的。

三、台区补偿现状

（一）、台区补偿前后基本情况

内黄县供电有限责任公司供电区域内最普遍最具代表性的典型农村街变100KVA的台区做该补偿实验项目。该台区主要低压负荷类型有：照明用电、空调、电机、电焊机、照明、烤箱等，如附表1低压用电需求明细表所示。耗电高峰期在每日12点及18点左右。原有台区无功补偿采用固态电容静态补偿50Kavr。采用固定投切装置，平均有效使用寿命5年。在台区安装静止无功发生器后台区功率因数提高到0.95，实现动态快速调节无功的目的。在安装后可降低供电线路的损失，提高电压质量，提高供电设备的有效利用率，同时具有抗谐波能力，更保证系统安全。

四、台区应用ESVG新型无功补偿后的经济效益分析

在新型无功补偿装置的产品寿命周期（十年）内，通过对比产品投入成本与投入后节省成本得出该项目的投资可行性。

节省总成本包含：台区提高的供电量＋低压线损提高后提高的售电量＋替代原有固态电容成套设备成本。

（一）、台区提高供电量

提高的变压器供电容量：对于原有供电变压器设备来讲，同样的额度容量下，cosΦ提高，视在功率不变，有功电流增加，无功电流减少，有功功率增加，无功功率减少。进行无功补偿后，便可提高用电承载率，变压器可满负荷运行。 无功补偿后增加变压器容量：△P＝S*(1-cosφ1/cosφ2)。按根据测量数据保守估算功率因素提高十个百分点带入公式的：增加供电容量：10（KW）。累积计算年增加供电量：10*12*30*24*10=864000 （KWH）。

（二）台区补偿后情况

降低变压器可变损耗：

当功率因数由cosφ1，提高到cosφ2时，可变损耗降低的百分数可由下式求得:

△P1＝P1RX10－3/U1 cos2φ1 (KW)

△P2＝P2RX10－3/U2 cos2φ2 (KW)

△(△P)%=( △P1-△P2)/△P1X100%＝（1-cos2φ1/cos2φ2）X100%

cosφ1 ----补偿前的功率因数

cosφ2 ----补偿后的功率因数

△P1----补偿前的有功损耗

△P2----补偿后的有功损耗

△(△P)% ----补偿后损耗降低的百分数

△P1取75%平均额定负荷电流情况下，△P1变压器的铜损 100KVA的铜损 1.8225（KW）

由上式可以算出功率因数提高时降低可变损耗的值 有上述参数带入计算得：

△P1*△(△P)%=0.6865927 (KW)

累计计算周期内的节省电量；10*12*30*24*0.6865927 ＝59321（KWH）

合计：提高总的供电量是提高的变压器供电容量加上降低变压器可变损耗。即：提高总的供电量：864000＋59321＝923321（KWH）

（三）、低压线损提高后提高的低压售电量

（补偿前的平均低压线损－补偿后的平均低压线损）×月平均低压售电量

根据实际数据带入公式得：（5.6％-4.6％）×40000＝400 （KWH）

累计计算周期内的节省电量: 10*12**400 ＝48000（KWH）

（四）、替代原有固态电容成套设备成本

如传统的电容无功补偿装置产品寿命一般在五年。交流接触器不断频繁投切且使用寿命也有限。传统电容器无功补偿设备在五年内相当于主体部件需要进行更换一次，而ESVG补偿装置使用寿命保守估计都在10年以上，则5年使用寿命器件将节省设备维护投资费用可以清楚计算出来：50Kvar电容无功补偿装置设备主体及附属部件全套价格4000元，10年可节省替代2套原有设备成本在8000元以上。

五、新型台区补偿装置投入后效益分析

（一）、经济效益分析

在静止无功发生器在该台区投入使用后的节省成本:节省电费＋替代成本

节省电费＝（提高供电量＋提高的售电量）×均价

节省电费＝（923321＋48000）×0.50=485660 （元）

投入该产品将来带来潜在收益总额：

周期内十年间节省总成本：485660＋8000＝493660元

投入该产品价格30000元：按年利率5％折算该投资十年后折算：

30000（1+0.05）10＝48866元

显然493660元远远大于48866元，投资该项新型补偿装置可靠运行十年经济效益是正向收益的。该项投资是可行的。

（二）、管理社会效益分析

应用该产品减少以往固态电容频繁手工投切的操作危险隐患，使得无功投切管理更加智能化便捷化，减少供电所台区管理人员的工作量提高了工作效率。

社会效益分析：静止无功发生补偿器在国外是已经成熟的应用技术，在国内市场推广应用还非常少。安阳市供电区域的试点在农村典型台区安装该新型补偿装置，取得的成功经验可以推广应用，该产品在台区标准化治理中的示范引领作用显著。

【参考文献】

[1] 供电系统无功补偿最优技术与应用. 电子科技大学工程硕士学位论文，2005（11）. [2] 李动周 康海叶. 无功补偿的优化选择. 中国论文下载中心 06-02 .

[3] 刘凡;杨洪耕;叶茂清. 四川大学电气信息学院.静止无功补偿器对提高电铁电压稳定水平的研究. 电力系统保护与控制，2003（5）.