10KV電壓供電系統(tǒng)的SVG補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

【摘 要】本文介紹了靜止無功補(bǔ)償裝置的用途和基本原理，給出一種設(shè)計，采用并聯(lián)電阻使晶閘管閥均壓，采用串聯(lián)電感使其均流。該裝置實現(xiàn)對無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)脑碇饕歉淖冸娙萜鹘M的投切組數(shù)以及相控電抗器的等效電納。

【關(guān)鍵詞】10kV電壓；供電系統(tǒng)；靜止無功補(bǔ)償裝置

1、靜止無功補(bǔ)償器（SVG）的用途

SVG主要是由電容器和電抗器組成，通過電力電子開關(guān)的通斷來實現(xiàn)平滑而快速的控制，只要是應(yīng)用在對負(fù)荷的補(bǔ)償和系統(tǒng)的補(bǔ)償兩個方面。在負(fù)荷補(bǔ)償方面，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時，SVG可以有效抑制由于該原因造成的電壓波動以及閃變，當(dāng)負(fù)荷缺乏無功功率時，SVG也可以對其所缺的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高功率因素，使得電網(wǎng)中電能的流動得到優(yōu)化；在系統(tǒng)補(bǔ)償方面，SVG可以很好的維持線路節(jié)點上電壓的穩(wěn)定，有效地抑制波動；在一定程度上加大了線路對有功功率的傳輸容量，保證了電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性；如果電網(wǎng)發(fā)生故障，該裝置也能夠在較短的時間內(nèi)將電壓穩(wěn)定在恒定值，有效地提高電網(wǎng)的在故障下的靜態(tài)穩(wěn)定性；此外，大容量、較快的響應(yīng)速度、靈活的調(diào)節(jié)方式、較好經(jīng)濟(jì)性的SVG對于電力系統(tǒng)來說更具使用價值[1]。

2、靜止無功補(bǔ)償器（SVG）的原理

普通常用的SVG是由晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器構(gòu)成，其基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示?？梢姡饕怯蒚SC、TCR、濾波器、降壓電壓器以及控制部分組成，其基本功能的實現(xiàn)主要是：根據(jù)需要，通過控制觸發(fā)晶閘管投切或者是加入電容器組，控制電流大小來調(diào)節(jié)無功功率的輸出，從而有效地控制電抗器和電網(wǎng)電接點的電壓。本文設(shè)計了一種靜止無功補(bǔ)償器，主要針對負(fù)荷補(bǔ)償，下面給出具體介紹[2]。

3、三相不平衡負(fù)荷下的補(bǔ)償原理

圖2給出了該三相不平衡的負(fù)載，它主要是由三相對稱的電壓供電，如果是中性點不接地的星形連接負(fù)荷，可通過Y-Δ變換表示成三角形連接，該負(fù)荷主要是由1臺SVC進(jìn)行補(bǔ)償。

三相相電壓和線電壓可表示為：

（1）

其中：，可以將各相的線電流表示成：

（2）

選擇A相位基準(zhǔn)相，可以得到線電流與其對稱分量之間的關(guān)系為：

（3）

由以上兩個式子式可以求得A相負(fù)載對稱分量，三角形連接的無功補(bǔ)償裝置的A相線電流對稱分量。在系統(tǒng)中加入靜止無功補(bǔ)償裝置，使線電流的負(fù)序分量為0，則可以使三相負(fù)載達(dá)到平衡，即式（4），補(bǔ)償后可將系統(tǒng)功率因素提高為1，此時，需要保證正序電流的虛部為0，也即是式（5）。

IA2(l)+IA2(r)=0 （4）

Im[IA1(l)+IA1(r)]=0 （5）

由以上3個式子，可以解出無功補(bǔ)償裝置的三相電納分別為：

（6）

4、設(shè)計主電路

SVG的主電路中，靜止無功補(bǔ)償器的兩個組成部分都采用的是三角形連接方式，采用這種連接具有很多優(yōu)點，比如：線電流中不會產(chǎn)生零序分量；可以有效地抵消3N次的電壓諧波；由于元器件的結(jié)緣水平和電網(wǎng)的額定電壓等級相同，可以直接取相應(yīng)的線電壓。電路中晶閘管閥的接線方式有兩種，分別是：與大功率二極管反并聯(lián)以及反并聯(lián)。由于采用前種接線方式時，晶閘管以及二極管上要承受的最大電壓是兩倍的線電壓峰值。采用后種接線方式時，由于電容器是在電壓過0點時才投入的，此時晶閘管閥承受的最高電壓僅僅就是線電壓的峰值，這樣就可以大大減少串聯(lián)晶閘管閥的個數(shù)，有效地降低了成本，因此，本文采用后種接線方式。

5、晶閘管閥的均流和均壓問題

5.1晶閘管閥的均流

在無功補(bǔ)償裝置中，一般采用多個晶閘管并聯(lián)的方法來承擔(dān)大電流，以此來滿足單組電容器容量的要求，元件的不同特性造成了即使是具有相同的端電壓，流過元件的電流也會有差異，影響均流的效果。如果采用串聯(lián)電感的方法來均流，則要求電感的電抗值要晶閘管的內(nèi)阻大多的，這樣才能有效地減小每個支路電流的差異，才會達(dá)到很好的均流效果。

5.2晶閘管閥的均壓

圖3給出了晶閘管的均壓電路，同理，要讓晶閘管承受較高的電壓，需要將多個晶閘管串聯(lián)，因為單個晶閘管承受的電壓較低，在串聯(lián)過程中，同樣會出現(xiàn)電壓不均勻的現(xiàn)在，也是因為各個元件特性的差異造成的，該原因會造成在使用時晶閘管電壓分布不均勻，解決辦法是加裝均壓裝置，以限制不均勻的程度。R1的主要作用是穩(wěn)態(tài)均壓，防止各個晶閘管上承受的電壓各不相等。在選擇阻值上，R1的阻值要小于任何一個串聯(lián)器件阻斷時的正反向電阻。此外，由于各個晶閘管自身的原因，會造成各個晶閘管所承受的電壓先后不均。電容C上串聯(lián)有電阻R2的原因是防止在晶閘管導(dǎo)通時電容放電產(chǎn)生過大的di/dt。

6、結(jié)束語

隨著電力電子技術(shù)迅速的發(fā)展，無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用越來越迫切，發(fā)揮無功補(bǔ)償?shù)撵o止型經(jīng)濟(jì)、簡單、方便、可靠、節(jié)能的優(yōu)勢，克服以前因技術(shù)不成熟而使應(yīng)用受到的的各種局限。

參考文獻(xiàn)

[1]戴曉亮.無功補(bǔ)償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用.電網(wǎng)技術(shù)，1999(6)

[2]劉會金等.10kV配電網(wǎng)基波無功的動態(tài)補(bǔ)償.電工技術(shù)，2001(9)