浅议6 kV高压SVG动态无功补偿技术在我矿的应用

刘永兵

摘 要：为了提高功率因数改善供电质量，我矿变电站6 kV母线Ⅰ、Ⅱ段各安装一套SVG-3.7Mvar静止同步动态无功补偿装置。该装置能够提供从感性到容性连续、平滑、快速的进行无功功率补偿，响应速度快，不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波。抑制电压波动和闪变，平衡和稳定了电网电压。实际应用效果较好，但存在硬件质量等问题有待进一步改进。该装置对改善配电网的电压质量，经济供用电，节能降耗具有重要的现实意义。

关键词：功率因数 无功 补偿 供电

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0091-01

1 立项背景

显德汪矿随着大量大容量感性设备的投入，功率因数远低于国家功率因数调整电费办法中0.90以上的规定，月平均增交39.8万元无功罚款。其大功率提升设备等频繁启动引起无功冲击，造成了电网电压波动与闪变。同时电子设备整流装置使用中产生的谐波，造成了配电网继电保护拒动和误动以及检测、监控系统误测、误报。使配电网电能质量进一步恶化，供电的可靠性、安全性降低。无功没有就地补偿，大量无功功率在电网中的流动，增加了线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。因此，如何提高功率因数，改善供电质量。安全供电，经济供电成为我矿急待解决的问题。

2 调研与选型设计

为了达到较好的无功补偿效果，保证电网供电质量。考虑系统谐波、电压波动与闪变达到国标要求，并保证系统总功率因数达标并且系统轻载时不过补。针对无功变化较快的情况，在现有治理方案中，以SVG为最佳方案。SVG系统响应时间≤10 ms，可以快速跟踪负荷的变化，追补无功尖峰，实现理想的实时补偿。而本身不产生谐波，同时对电网谐波与背景谐波具备治理能力。是当今无功补偿领域较为先进的补偿装置，技术成熟。经多方调研、论证，决定与山东泰开电力电子有限公司合作，对6 kV系统进行基于柔性技术的SVG静止同步动态无功集中补偿改造。

我矿35 kV变电站6 kV供电系统，是双回路、双母线分段加联络开关辐射供电方式。正常运行方式，合母线联络开关，一回路运行，一回路备用。经测算6 kV母线平均功率因数0.51，功率因数提高到0.98需要无功功率3.4Mvar，最终确定无功补偿容量为3.7 Mvar。为保证补偿的连续性、不间断性，故选用SVG-6/3.7 Mvar静止动态无功补偿装置两套，6 kV母线Ⅰ、Ⅱ段各安装一套。正常时一套运行，一套备用。

3 SVG的工作原理

SVG-3.7 Mvar静止同步动态无功补偿装置主要由连接电抗器、控制屏、启动柜和功率柜等组成。它以三相大功率电压源型变流器为核心，其输出电压通过电抗器接入6kv系统，与系统侧电压保持同频、同相，通过调节桥式电路其输出电压幅值与系统电压幅值的关系来确定输出功率的性质与容量。当其幅值大于系统侧电压幅值时输出容性无功，小于时输出感性无功。串联电抗器的主要作用是将SVG与电网连接起来，实现能量的缓冲，同时减少SVG输出电流的谐波含量。

4 应用效果

两套SVG-3.7Mvar静止同步动态无功补偿装置，于2011年8月安装调试运行，正常运行状态下补偿效果较好，功率因数达0.98以上，电网谐波、电压波动与闪变等电能质量经测试均符合标准要求。使用中发现存在如下几个问题，需进一步改进。

（1）功率柜中功率单元控制板故障率较高，停机维护次数多，时间长。

（2）整套装置发热量大而通风散热效果不佳，夏季超温停机频繁。对此我们在室内安装空调解决了此问题。

（3）功率柜内各功率单元的IGBT工作中发热量较大，散热采用柜顶安装大功率抽风机通过风道排出室外。由于风机抽风的原因，将大量灰尘吸入室内和SVG功率柜，因此，定期更换功率柜门的防尘过滤棉，定期清扫功率柜内功率单元上的灰尘，经常打扫动态无功补偿室成为一项准常态工作。否则超温停机，建议改进散热方式。

5 经济与社会效益

（1）减少电能损失。

高压6 kV母线无功就地补偿，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，其中：主供365线路年节约线路损耗电费：补偿后流过线路电流减少量ΔI=（P/√3×U×cosφ1）-（P/√3×U×cosφ2）=8000/1.732×35×0.51-8000/1.732×35×0.98=124.1 A。线路损耗有功功率减少P损=3I2R=3×128.652×0.2345Ω/km×7.8 km/1000=90.8 kw。年节约电费：90.8×24小时×365天×0.7元/kwh=55.68万元。

（2）减少矿电费支出。

未补偿前，电力设备从电网吸取过多的无功电力，没有达到无功就地平衡，按供电局颁发《功率因数调整电费办法》，月平均增收无功罚款39.8万元。安装无功补偿装置后每月不仅无罚款，而且还奖励0.95～1.2万元。

（3）减少主变压器增容投资。

我矿主变容量12500 kVA，用电高峰期经常出现满负荷运行，计划增容改造。无功就地补偿后，功率因数提高，视在功率S值相应下降。也即主供变压器实际使用容量减少，相对容量增加了ΔS=S1-S2=P（1/cosφ1-1/cosφ2）。变压器潜力得到充分挖掘，节约了变压器增容一次性资金投入。同时节约了每月支付给电业部门按变压器容量收取的增容部分基本电费。

（4）改善电压质量。

无功就地补偿平衡，可较大幅度地减少整个网络的线路损耗压降，改善整个网络的电压质量，提高了电气设备的工作效率和使用寿命。对国家和矿电网经济、安全、可靠运行，供用电设备高效运转，节能降耗起到了重要的作用，具有重大的社会意义和推广价值。endprint