浅谈无功补偿SVG装置及谐波治理设备的实际应用

李曙光

摘  要：随着科技的发展，在现代化制造生产中，变频器、整流器、电焊设备、数控机床、电子控制设备、直流传动设备、电泳设备等非线性负荷自动化化设备被广泛应用。无功补偿SVG装置和谐波治理设备在生产实际中应用逐渐趋于普遍，该文在对SVG的工作原理展开深入分析的基础上，对SVG无功补偿的应用做了全面的介绍，并探讨了谐波治理的方案，进行了运行效果及效益分析。

关键词：无功补偿;谐波治理;SVG装置

中图分类号：TM714              文献标志码：A

0 引言

现阶段，电力系统的高效、稳定运行为经济社会的发展提供了有力保障，随着科技的发展，在现代化制造生产中，变频器、整流器、电焊设备、数控机床、电子控制设备、直流传动设备和电泳设备等非线性负荷自动化化设备被广泛应用，给生产带来了极大的方便，但同时给电能的质量的影响和威胁与日俱增，目前主要表现在：功率因数不足造成的电能浪费、谐波污染造成的电压稳定性差、电压波动频繁及闪频等[1]，轻则影响生产，严重的造成设备损坏、出现事故，直接影响工厂的生产。直接影响到电力系统运行的可靠性，严重影响到电能质量，破坏电力控制设备的性能，并威胁到电力设备的安全特性，甚至造成人员伤亡，因此需对电力系统中无功进行补充和谐波进行有效治理。以某工業电力系统为例，整体供电系统采用十二脉动整流器，在系统实际运行中，由于触发脉冲不对称，引发多次特征谐波，直接影响到电控主体的安全稳定运行，甚至引发主体电控失效，烧毁快熔和可控硅等电气件，直接威胁到系统安全、稳定运行和人身安全。因此电力系统运行质量逐渐引发广泛关注，同时也促进了谐波治理和无功补偿技术的发展，而无功补偿装置经历了第一代（机械静止无功补偿装置）、第二代（电抗器式无功补偿装置）、第三代（SVG静止无功补偿技术）等几代的发展历程[2]。其中，SVG技术的应用，极大地推动了谐波治理领域的发展，其响应迅速，并有效避免谐波对电力系统的干扰，在提升电力系统运行可靠性和运行效率等方面均发挥着重要作用。

1 SVG的工作原理

1.1 工作原理

在谐波治理过程中，由于谐波频率与基波频率呈正相关关系，可借助无功补偿技术对谐波进行处理。SVG，即静止无功发生器（STATCOM），在无功补偿和谐波治理中发挥着关键性作用。其工作原理如下：SVG属于柔性交流输电系统的范畴，是基于第一代（机械静止无功补偿装置）、第二代（电抗器式无功补偿装置）谐波治理技术发展而来的新一代谐波补偿技术，其核心元器件为三相电压逆变器，借助电抗器对输出电压进行控制，通过对其幅值进行调节确保输出功率的质量，依据幅值大小吸收或输出感性无功。SVG工作原理图如图1所示，在电网中并联桥式换相电路，借助电抗器实现交流输出电压的幅值和相位可调节[3]，对无功电流进行吸收，达到电力系统的无功补偿的目的。

SVG：静止无功发生器;System：电网输电系统;Uinverter：变频器电压;Usystem：电力系统输出电压;IL：谐波电流。

在电力系统中，SVG技术的应用包括了空载运行模式、容性运行模式和感性运行模式等三大类，在空载运行模式中，SVG不吸收也不放出无功;容性运行模式存在超前电流I1，通过对其幅值进行连续控制以实现对SVG无功的调节;感性运行模式存在滞后电流I2，此时可连续控制SVG吸收的无功。

1.2 基本配置及作用

SVG的基本配置包括了3 Mvar SVG 及 3 MvarFC，本质上为一动态无功补偿与谐波综合治理装置，涵盖了高压控制开关柜、一次主接线、电抗器、控制柜、功率柜以及滤波器等主要部件，依据供电系统实际运行特性，达到无功补偿和谐波治理的目的。

在此SVG装置中，主要组成部件为控制柜（包括控制、继电器、面板及空开等，用于供电输出、控制电容器滤波电路）、功率柜（通过功率单元实时变换功率）、启动柜（包括开关、充电电阻及刀闸等，通过自励启动对直流电容充电，刀闸用于检修时提供安全保证）、连接电抗器（经由电抗器实现系统输出向系统侧传递）。其中，滤波电路具有无源特性，无功补偿装置涵盖了3组电容器装置，二者共同搭建了无源滤波电路，可对多次谐波进行滤除处理，降低多次谐波干扰，有助于抑制多次谐波干扰，在实际运行中可以克服三相不平衡的电压环境，提升功率因数，并达到抑制电压波动，保障电力系统高效、稳定运行的目的。

2 SVG 无功补偿的应用分析

在电力系统的实际应用中，SVG无功补偿技术在确保电力系统运行稳定性和可靠性方面起到了关键性的作用，并能有效提升供电质量，具有重大的社会意义。一方面，电力系统中引入SVG无功补偿技术有助于降低系统运行电压的波动特性，提升电力供应质量，而借助无功补偿技术的自动调节特性，对于系统运行电压的适应范围更广泛，可以依据实际运行电压自动调节其输出参数以及输出功率，在电压过高或者过低时分别采取有效的调控措施，分别降低或者提升无功功率的输出容性。

SVG无功谐波补偿技术在实际应用过程中有助于保障电力系统运行的稳定特性，对于40 kV母线电压的供电系统来说，借助SVG技术，其整个系统的电压浮动率可以控制在±0.25%之内，有助于保障输电的可靠性;此外，SVG无功补偿装置具有着高效、快速的响应特性，有助于快捷反馈电力系统运行中出现的电压故障，并在系统电压骤变时发挥支撑作用，避免外界环境或者内部故障导致电力系统发生故障，影响设备的正常运转，对于城市轨道交通系统的保障作用更为显著;另一方面，在减少电力系统干扰、提升故障响应特性的基础上，SVG技术应用于电力系统，还能够有效提升电力传输质量，提升功率因数，这是由SVG无功补偿技术的固有特点决定的，在电路系统传输中，应用此项技术有助于极大地降低谐波率，有效提升电力供应系统的整体运行质量，确保电力系统运行的高效性和可靠性。