SVG静态无功补偿装置在电力系统的应用

陈皓鹏

摘 要：静态无功补偿装置（SVG）作为第三代电能质量优化技术，在电力系统中应用有利于将无功功率补偿及谐波问题处理，该装置现阶段在多个领域中应用。本文探究静态无功补偿装置在钢铁行业电力系统的应用，对SVG装置及技术特点、SVG静态无功补偿装置在电力系统的应用情况进行分析，提出相应的优化策略。

关键词：SVG;静态无功补偿装置;电力系统

钢铁行业的供电系统对生产效率具有重要影响。钢铁行业的电力系统是交流电与直流电混合的系统，在运行方式上较为复杂。在时间的作用下会发生较大程度波动，钢铁行业中电力系统呈现时变性及移动性特点，容易在运行过程中出现低功率因数及电压波动与闪变等问题。在上述问题下，供电系统电能质量减低，谐波会导致设备过热及运行异常，对供电系统的可靠性造成影响。对此，在钢铁行业供电系统中利用SVG对电力系统无功功率补偿及谐波进行处理，从而保证电力的运行质量。

1.无功补偿

电网中的电力负荷属于感性负荷，比如电动机及变压器，在运行过程中需要为设备提供无功功率。电网中安装并联电容器及无功补偿设备后，能为感性负载补充消耗的无功功率，使电网电源向感性负荷提供无功功率，缩减无功功率在电网中的流动性，降低线路及变压器运输过程中出现的电能损耗，也叫作无功补偿。无功补偿的作用便是提升线路输电稳定性及维持受电端电压，保持电力系统的运行稳定性。

2.SVG装置及技术特点

2.1SVG装置

SVG装置包括VSC逆变器及直流电容器、连接变压器、断路器等。在工作过程中将自换相桥式电路通过电抗器并联，对桥式电路交流侧输出电压相位及幅值进行调整，或者直接对交流侧电流进行控制，使电路吸收或者发出无功电流，达到快速动态无功补偿的目标。直流电控制过程中在，SVG不能利用LC回路滤波，需采用PWM电流技术进行滤波处理，使负荷谐波与相反的谐波抵消，达到有源滤波的效果。电力系统看做为一个电压源，SVG能作为可控电压源，连接电抗器则作为线性阻抗元件。

2.2SVG技术特点

SVG装置利用空间失量脉宽调制方法及瞬时无功功率理论的检测方法，解决电力系统在扰动因素的影响发生的各种问题，完成无功补偿质量目标。自技术层面看，（1）SVG具有动态补偿特点：能同时对无功功率计谐波进行补偿，补偿功率能实现连续平滑处理，满足功率变化的需求，获得理想的经济收益。（2）SVG具有响应时间短的特点：整机响应时间在5ms以内，能对额定容性及感性输出进行随意切换，满足冲击性负载补偿需求。（3）SVG具有优化谐波输出特点：SVG能作为输出侧正弦波的无功电流，对电网进行补偿，也能作为设定次数的谐波，在负荷谐波滤波中的应用，满足无功无偿及谐波综合治理的目标。（4）SVG具有可靠性高的特点：SVG具有电流源特性，系统参数的敏感性不足，输出无功不会受到电压影响，利用链式结构模块的设计方法，一个模块在出现故障的情况仍旧继续运行。（5）SVG具有控制灵活特点：能单独补偿电压及无功、功率因数，能实现综合控制及AVC控制，实现各种模式的无缝切换。

3.SVG静态无功补偿装置在电力系统的应用

以我国钢铁行业配电系统作为研究案例，钢铁企业配电系统中，异步电动机及整流变等作为感性设备，也是无功功率的主要消耗者，电力变压器损耗的无功功率一般是额定容量的10%左右，空载无功功率为满载时的三分之一左右，钢铁行业中，为提升供电可靠性，一般主变电站进线电源是100kv，系统环网电压为35kv。无功补偿过程中，利用无功补偿设备提供的无功功率对系统功率因数进行调整，降低电能消耗，使电网的电压质量提升。

自电网无功功率消耗情况看，各级供电网依旧存在配电、供电消耗无功功率的情况，低压配电网消耗比例较大。为最大程度的减少无功功率传输损耗，提升供配电效率，一般利用无功补偿设备采取分级管理原则，实现系统补偿与用户补偿，实现总体平衡与局部平衡，实现分散补偿与集中补偿的结合，将分散为主主体，实现损耗降低与压力的调节，以降低损耗为主。

现阶段电力系统在补偿过程中，主要采取以下几种方式，首先，集中补偿。将配电系统无功补偿容量集中在变电所或者配电变压器馈电汇流母线，对无功进行统一补偿。该补偿方式适用于集中负荷及距离母线较近的补偿场所。该补偿方式能提升变压器有功输出容量，提升供电能力。通过无功补偿自动控制装置，实现电容器组的自动投切，避免补偿过度。设备具有较高的利用率，便于管理。但也存在高压侧补偿问题，导致设备投资量大，合闸电流冲击量大，容易产生过载电压，对系统运行的稳定性造成影响。

其次，分散补偿，配单系统需要的无功补偿容量根据局部复杂进行补偿。具有实行无功补偿分区控制，保证分区平衡，减少电能损耗的优势，保证补偿网络的经济性。补偿方式较为灵活，电容器投切冲击量小，但只能对高压配电线路及变压器进行无功补偿，无法减少低压配电线路的无功损耗，补偿设备利用率集中性较低，安装分散，管理不易。

4.优化策略

现阶段，针对SVG系统启动及结束的操作依旧较为复杂，还需对子系统之间的协调性进行处理，能实现SVG意见启用，并能实现SVG一键结束，优化此功能有利于实现自动开启或者结束操作。针对变电站无人值班的模式进行设计，SVG后台需要与综合自动化系统控制室连接，能及时将后台的问题进行传输，并且及时操控后台，值守人员只需要对后台进行远程操作即可。SVG强迫风散热设备所发出的噪声较大，风压容易将灰尘吹散，导致滤网及模组散热器堵塞，还需经常清理及维护，这种方式耗费人力及物力，对提升经济效益具有不利影响。在新投入设备时可采取水冷散热方案，保证散热效果，将阀组滤网维护工作量大及室内噪声大的问题处理。

结束语

SVG是我国第三代的电能质量处理技术，能将电力系统中的低功率因数及电压波动与闪变、谐波等问题解决，从而实现降低电能消耗及提升电能质量的目标。通过动态补偿功能及谐波处理能力，有利于实现电力管理目标，本文对SVG装置在钢铁行业配电系统的应用情况进行分析，取得较为显著的效果，因此，SVG装置能在电力系统中广泛应用。

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