SVC技术在变电站中的应用与研究

周向龙

摘 要：文章通过介绍煤矿生产耗电量大的问题，提出了SVC技术在煤矿变电站中的应用，并取得了较好的效果，以期为相关电能消耗过大的企业提供一些理论指导。

关键词：煤矿；SVC；原理；研究

一、引言

随着煤矿井下采掘机械化的发展，煤矿原煤产量大幅度提升和通风、排水安全设施标准的提高，变电站电气设备总容量、使用功率的明显加大，供电距离加长。由于矿井用电设备多为电机、水泵等均为感性负载，在运行中需要从电网吸收无用功率，造成了变电站功率因数较低，而系统电网要求用电单位功率因数不得低于0.9，否则在电费结算时将扣除功率因数罚款，造成企业经济负担。同时功率因数较低会产生以下几个方面的影响：

1、在传送同样的有功功率情况下，功率因数的降低会使总电流增大，使供电系统中的变压器、断路器、导线等容量增大，系统内部的起动控制设备、测量仪器、仪表等规格要求增大，从而投资费用增大。

2、功率因数的下降，使输电线路中的功率损耗增加。

3、无功电流增加后供电设备的温升会超过规定范围，为控制设备温度，工作电流就会受到控制。功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率来控制电流值，这样就降低了供电设备的供电能力。

煤矿为了避免高峰时期用电负荷，采取高峰时间段不生产或者检修，到夜间低谷时段开足马力生产，造成全天供电电压波动较大，电压高时容易烧毁设备，电压低时设备开不起来，每天需要调整变压器分头来调整输出电压来满足矿井生产电压，在调整时一是需要停电操作，二是调整完毕需做试验，浪费停电时间人力成本。

另外，由于煤矿负荷主、副提升及潜水泵房采用变频软启动，而变频设备的增加造成大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对用户也会产生严重危害，造成能源的严重浪费。

因此，供电系统中提高功率因数、补偿无功功率，消除谐波及提高供电电压及质量，降低电能消耗是十分必要的。本项目将通过利用SVC技术应用于变电站来解决上述问题，最终降低电能消耗。

二、SVC技术原理及应用研究

SVC的主要装置具有能够快速调节的功能。通过相应的无功功率的调节，进而可以更好地维持整体的电力系统的电压。其主要应用于具有无功补偿的电力装置中，充分利用晶闸管作为一种相对固态的调节，进而有效地控制主要接入系统的整体的容量，对改变整个输电系统导纳具有十分重要的作用。

TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图1。它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成。

TCR和TSC组合后的运行原理为：当系统电压低于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组，并略有一点正偏差（过补偿），此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功；当系统电压高于设定电压时，则切除所有电容器组，只留有TCR运行。图2给出了该控制方式下稳定系统电压时采用的控制框图，控制器所需信号为系统线电压和线电流。如果用于补偿系统无功功率或校正系统功率因数，只需将电压设定值改为相应的无功设定值或功率因数设定值即可。控制规律采用可变参数的PI调节器，其算法简单、可靠，而且易实现。

SVC应用于电力系统中对系统产生的影响有：①增强系统的暂态稳定性。SVC安装于中长距离输电线路中点可以改善系统的暂态稳定性，其P-δ特性曲线给故障后电机提供的减速面积和暂态裕量比没有补偿的情况下要大。②有力的支持系统电压，防止电压崩溃。系统发生故障或者负荷电流（尤其是无功电流）急剧增高的瞬间，SVC能够对系统进行瞬时无功补偿来支撑电压以抑制电压崩溃的趋势。③有效的阻尼系统振荡。TCR可以用极高的速度平滑地调节无功和电压，具有调制状态工作的可能。它可以在一个与工频50HZ不同的频率下作适当浮动，如果浮动与系统摇摆或振荡频率相同而相位相反，就可以增大系统的阻尼而抑制振荡。④补偿不平衡负荷。负荷不平衡时，SVC不平衡控制策略可以补偿系统使供电电流变成三相平衡，能够使单相负荷变成三相平衡负荷而没有无功分量。⑤抑制负荷侧电压波动和闪变，校正功率因数。

电力负荷不仅产生而且吸收无功功率。由于传输的负荷在任何时间差别都很大，在一个电网中的无功功率平衡也有差别，结果将导致无法接受的电压变化或电压突降，在极端情况下，甚至会发生电压崩溃。一个快速反应的动态无功补偿器可以在不同的系统条件下，连续地提供为控制动态电压摆动所需的无功功率，由此可改善电力系统输配电性能。安装动态无功补偿器，可以在不同网络状态下，在维持一个平稳的电压水平的同时，提高传输容量，降低损耗及消除各类谐波，对维持电网质量起到至关重要作用，该装置可以自动跟踪供电系统的无功变化情况，判断系统所需要的无功功率补偿容量，自动控制本装置，对系统进行补偿。

三、成果分析

该成果主要应用在变电站的无功补偿，电压调整及奇次谐波消除。SVC无功自动补偿装置将先进性、安全性、经济性和智能化融为一体。在产品的设计上突出人性化，实现了变电站设备的先进性和安全高效节能，提高变电站功率因数，增加经济效益。也大大提高了变电站无功补偿装置的安全性和自动化程度，可以有效的提高变电站供电系统的稳定新，对于有效降低变电站供电事故、提高矿井的安全生产水平有较大的促进作用。目前已在国家电网、钢铁企业、煤矿供电企业供电部门都有所应用。

参考文献

[1] 张刘春，韩如成.无功补偿装置的现状和发展趋势[J].太原重型机械学院学报，2004，25（1）：30-33，39.

[2] 杜晟，張鹏远，方刚.SVG技术综述[J].高新技术，2009（17）：5.

（作者单位：冀中能源峰峰集团电业分公司）