浅析SVC与SVG在无功补偿方面的优劣

钱俊华

（广东中誉设计院有限公司，广东 佛山528200）

0 引言

电网电源的无功部分是用电设备运行不可缺少的重要组成，在含有电感或电容的电气回路中需要消耗大量的无功功率，例如非线性负载、变压器等。如果仅依靠发电机提供无功功率，来弥补异步电动机、变压器、架空线以及非线性电力电子装置等的消耗，那么需要发电机提供更多的无功输出，对应的有功输出就会减少。为此，对消耗的无功功率需进行补偿。无功补偿对供电系统及负载的运行都是非常重要的。对于供电系统，无功补偿能提高供电电能的质量，维持合理的功率因数，提高发电机的供电效率；对于负载运行，无功补偿能保证电力设备正常的无功消耗，平衡三相负载等。SVC和SVG都是当前应用较为广泛的无功补偿器件，本文将对这2种无功补偿方式进行简要分析，论述其各自在无功补偿方面的优劣性能。

1 静止无功补偿器（SVC）

1．1 SVC的基本原理及应用

随着工业的发展，在利用电能过程中出现了大量的冲击功，包括有功功率和无功功率。冲击性无功功率的出现，使得三相负载不平衡，加剧了对无功部分的消耗，例如电力机车在消耗有功功率的同时还需要消耗大量的无功功率，如果单一从电网获得，就要求发电机输出更多的无功部分，不利于电能质量的改善，为此可以通过SVC来提高功率因数，补充所要消耗的无功功率。

这里所要讨论的SVC是一种区别于发电机供给无功功率的手段，它主要包括可控硅整流器和静电电容等装置。对于含有电容、电感且三相不平衡的用电负载，需要消耗很多的无功功率，采用SVC可对消耗的无功功率进行补偿：通过相间控制调节单相电感、电容，实现负载三相平衡，不改变电网及负载的有功功率。通过SVC补偿无功功率，能满足三相不平衡负载所需要的无功功率，消除不平衡负载带来的负序电压，提高电网的供电质量，因此，SVC是平衡用电负载的重要手段。

总的来看，SVC的主要应用表现在：

（1）电弧炉补偿，由于不稳定电弧引起大量不规则的无功电流，造成电压波动，这种波动会干扰其他用户，SVC可减轻电弧炉和邻近设备的电压波动，改善传输电力的能力；

（2）轧机补偿，SVC能抑制冲击负荷对电压稳定水平的影响；

（3）电力机车不平衡负载补偿，SVC可通过相间控制调节单相电容、电感，使得不平衡负载得到有效补偿。

1．2 SVC的分类

SVC是当今世界上先进的供电技术，并且SVC装置的制造水平综合反映了一个国家的电力电子科学和电工制造技术的总体水平。随着对无功补偿重视度的提高，SVC的制造和应用得到了国内外的广泛关注，SVC的无功补偿能力也得到迅速发展。目前，SVC已发展到可以根据用户要求来进行应用组合，主要表现为：带电抗器的静止无功补偿装置（包括自饱和、可控饱和、可控硅整流器控制、可控硅整流器控制和附加电容4种）、可控硅整流器控制电容器式静止无功补偿、可控硅施反压控制电容器式静止无功补偿、固定的电容器。

2 静止无功发生器（SVG）

与SVC不同，SVG是通过自换相桥式电路实现无功功率的实时补偿装置，它利用自换相桥式电路跨接到待补偿的电网侧，通过调节无功补偿装置输出电压，给负载提供所需要的无功功率，补偿电网侧无功功率，使其保持较高的功率因数。

图1给出了SVG的2种基本形式：电压型如图1（a）所示，电流型如图1（b）所示。这2种形式都能补偿负载对无功功率的消耗，实现无功功率的动态补偿。

图1 SVG基本结构示意图

3 SVC和SVG的优劣对比

SVC和SVG的优劣，可从使用性能、元件组成、谐波抑制、控制策略、应用范围等方面进行对比分析。

3．1 使用性能

与大多数采用SVC的无功补偿相比较，利用SVG动态补偿无功功率的调节速度更快，且所能进行无功补偿的范围更为合理。除此之外，通过新技术、新的控制及滤波手段，能有效减少SVG动态补偿无功功率时的电流谐波。

3．2 元件组成

与SVC相比，SVG的组成元件在体积方面更具优势，使得封装后的SVG比SVC具有更可观的应用空间。但是从价格上来看，目前SVG所需要的全控器件（如IGBT、GTO等）价格比SVC主要控制器件可控硅整流器要高，这就使得SVC更具有价格优势。但随着全控器件制造技术的发展，其成本也会相应降低，进而使SVG更具市场潜力。

3．3 谐波抑制

SVG和SVC在无功补偿过程中，其补偿电流输出都具有一定的谐波，相比于SVC，SVG的输出电流可以通过滤波技术将谐波减少到更为满意的范围。

3．4 控制策略

与SVC相比，SVG的控制更为复杂，SVC通过无机械方式对无功部分进行静态补偿，以检测到的待补偿信号为基准，利用相控方式调节单相电容、电感，达到无功补偿的目的。SVG是通过自换相桥式电路实现无功功率的实时补偿，以检测到的待补偿信号为基准，产生无功功率，供给负载无功补偿。

3．5 应用范围

从应用范围来说，一般在10kV工业电网中采用TCR＋TSC＋FC型对系统进行补偿，在输电系统中，SVC的主要作用表现在：

（1）在保持系统稳定的同时还可提高输电能力。

（2）在重复出现大负荷或事故情况下提高电网稳定性。

（3）负荷变化时稳定电压。

（4）在长距离输电系统中，特别是在带有联络线的系统中，系统阻尼不良会产生功率振荡，从而限制了输电能力，SVC还可以起系统阻尼器的作用。

对于SVG，除了实现上述基本功能外，利用SVG的系统可以综合实现无功控制、电压控制和阻尼振荡等控制目标，SVG的静态无功功率控制和电压控制可以根据用户需要进行选择；而动态过程中，由模糊控制器根据系统所处状态和主要控制目标来决定控制系统中的几个增益系数，最终反映到对脉冲相位控制角的校正中，实现自动调整。

4 结语

SVC和SVG作为无功补偿的主要器件，各自发挥出应有的作用。本文简要分析了两者之间的区别，根据区别得出SVC和SVG的优劣情况，SVC控制简单，元件组成简单；SVG使用性能好，具有良好的性价比空间，控制策略更趋完善。

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