静止无功发生器（SVG）在供电系统公变的应用分析

2021-02-03刘虎

科学与信息化 2021年3期

刘虎

南京默东电气科技有限公司江苏南京 211100

1 公变传统无功补偿问题分析

公变无功补偿的投切开关大部分为接触器少量可控硅，电容耐压等大多为440V，无限流电抗器。这种以80年代农网改造为特性的电容补偿，已经无法再满足当前新型居民负载的无功补偿需求，普遍存在以下问题。

（1）无功倒送。在综合性线路上，节假日期间企业用电负荷大幅下降；电缆线路铺设复杂线路较长，都经常发生向无功倒送，导致系统无功过剩。在低压侧单体公变的无功补偿由于单体电容容量较大等原因，当负载较轻时，电容常处于投切过补、切除欠补的恶性循环，并加剧了电网线路上的无功过剩。

（2）补偿容量不足。当前的公变无功补偿由于负载波动幅度和频率导致电容补偿跟不上、无功补偿效率低、电容器降容严重等问题，从而使变压器长期处于无功补偿不足。电容长期处于频繁投切状态加之谐波环境较为恶劣，造成了电容衰减，严重降容，无法满足无功需求。

（3）补偿和控制理念单一。常规无功补偿控制器的电容投切策略不完善、精度不够、电容自生充放电特性、冲击性负载的不规则无功波动等等因素造成了公变无功补偿长期处于“过补”、“欠补”两难境地。电容投切的“窘境”虽然已经做到了三相共补与单相分补相结合，但也难以对系统的无功进行精确补偿，补偿过程中难免将造成过、欠补偿，加剧了线路容性无功冗余，也对电容自身造成了伤害[1]。

（4）低压侧谐波污染严重。随着节能灯、计算机、微波炉、LED电视、冰柜冰箱等非线性电器设备被越来越广泛地应用，成为电网中的新型谐波源，使线路上的非工频电流情况复杂多变。监测数据反映了谐波频谱变得越发复杂。不能否认电容器鼓肚、漏液、爆裂等隐患不是由于谐波造成的，在重谐波环境中，易造成谐波进一步放大甚至有共振危险。另外，低压侧谐波电流汇入上游的问题不可忽视。

（5）各低压侧补偿节点控制。当前供电系统低压侧各个节点的无功补偿缺乏有效的统一协调控制，无功补偿设备各自调节，存在高低差别造成不合理的无功潮流，从而加剧了配网的网络损耗、电压不稳定。

2 针对性低压智能连续无功补偿

针对上述公变的无功补偿问题现状，通过传统的电容器投切无法有效解决，因此需要一种新型的、智能型、动态、连续、双向无功补偿装置。

（1）静止无功发生器。静止无功发生器（SVG）是采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进行动态无功补偿的装置，其基本原理是将自换相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，使该电路主动吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态连续无功补偿的目的。

随着技术的革新，装置做到了模块化结构设计，可以方便地嵌入电容柜/JP柜内，甚至可以应用到台区户外的柱上变压器。

（2）创新的产品集成技术。静止无功发生器（SVG）与电容补偿（TSC）两部分，由中央控制单元进行统一调配、有效控制，形成一套新型的无功补偿技术，在进行动态连续无功补偿同时实时治理系统谐波电流，以此达到优质稳定的无功补偿，改善电能质量的目标。

（3）模块化装置性能特点。SVG部分完全响应时间≤7ms，实时跟踪电网及负载相位，无极差线性连续输出无功，精度高、响应快，补偿精度大幅提升。

由中央控制器控制电容的投切开关，在系统需求无功量小于电容柜单组电容器的补偿容量时，SVG自动关闭电容器投切，自身输出高精度无功电流。当检测到快速无功变化时，SVG模块将首先进入补偿状态，待无功平稳后，再逐组投入电容器。解决了电容柜跟不上无功变化、过/欠补偿的问题[2]。

节假日线路处于小运行状态，可远程控制SVG模块切除电容补偿，同时若线路容性无功冗余时，SVG可以切换补偿模式，作为感性负载进入感性无功补偿状态。

SVG模块可主动治理2-13次谐波，在大量的公变电能质量检测分析发现，其谐波频谱的分布主要在3次、5次、7次谐波，在额定容量情况下，谐波治理后网侧THDi≤5%。