淺析SVC與SVG在無功補償方面的優(yōu)劣

錢俊華

（廣東中譽設(shè)計院有限公司，廣東 佛山528200）

0 引言

電網(wǎng)電源的無功部分是用電設(shè)備運行不可缺少的重要組成，在含有電感或電容的電氣回路中需要消耗大量的無功功率，例如非線性負載、變壓器等。如果僅依靠發(fā)電機提供無功功率，來彌補異步電動機、變壓器、架空線以及非線性電力電子裝置等的消耗，那么需要發(fā)電機提供更多的無功輸出，對應(yīng)的有功輸出就會減少。為此，對消耗的無功功率需進行補償。無功補償對供電系統(tǒng)及負載的運行都是非常重要的。對于供電系統(tǒng)，無功補償能提高供電電能的質(zhì)量，維持合理的功率因數(shù)，提高發(fā)電機的供電效率；對于負載運行，無功補償能保證電力設(shè)備正常的無功消耗，平衡三相負載等。SVC和SVG都是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的無功補償器件，本文將對這2種無功補償方式進行簡要分析，論述其各自在無功補償方面的優(yōu)劣性能。

1 靜止無功補償器（SVC）

1．1 SVC的基本原理及應(yīng)用

隨著工業(yè)的發(fā)展，在利用電能過程中出現(xiàn)了大量的沖擊功，包括有功功率和無功功率。沖擊性無功功率的出現(xiàn)，使得三相負載不平衡，加劇了對無功部分的消耗，例如電力機車在消耗有功功率的同時還需要消耗大量的無功功率，如果單一從電網(wǎng)獲得，就要求發(fā)電機輸出更多的無功部分，不利于電能質(zhì)量的改善，為此可以通過SVC來提高功率因數(shù)，補充所要消耗的無功功率。

這里所要討論的SVC是一種區(qū)別于發(fā)電機供給無功功率的手段，它主要包括可控硅整流器和靜電電容等裝置。對于含有電容、電感且三相不平衡的用電負載，需要消耗很多的無功功率，采用SVC可對消耗的無功功率進行補償：通過相間控制調(diào)節(jié)單相電感、電容，實現(xiàn)負載三相平衡，不改變電網(wǎng)及負載的有功功率。通過SVC補償無功功率，能滿足三相不平衡負載所需要的無功功率，消除不平衡負載帶來的負序電壓，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，因此，SVC是平衡用電負載的重要手段。

總的來看，SVC的主要應(yīng)用表現(xiàn)在：

（1）電弧爐補償，由于不穩(wěn)定電弧引起大量不規(guī)則的無功電流，造成電壓波動，這種波動會干擾其他用戶，SVC可減輕電弧爐和鄰近設(shè)備的電壓波動，改善傳輸電力的能力；

（2）軋機補償，SVC能抑制沖擊負荷對電壓穩(wěn)定水平的影響；

（3）電力機車不平衡負載補償，SVC可通過相間控制調(diào)節(jié)單相電容、電感，使得不平衡負載得到有效補償。

1．2 SVC的分類

SVC是當(dāng)今世界上先進的供電技術(shù)，并且SVC裝置的制造水平綜合反映了一個國家的電力電子科學(xué)和電工制造技術(shù)的總體水平。隨著對無功補償重視度的提高，SVC的制造和應(yīng)用得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，SVC的無功補償能力也得到迅速發(fā)展。目前，SVC已發(fā)展到可以根據(jù)用戶要求來進行應(yīng)用組合，主要表現(xiàn)為：帶電抗器的靜止無功補償裝置（包括自飽和、可控飽和、可控硅整流器控制、可控硅整流器控制和附加電容4種）、可控硅整流器控制電容器式靜止無功補償、可控硅施反壓控制電容器式靜止無功補償、固定的電容器。

2 靜止無功發(fā)生器（SVG）

與SVC不同，SVG是通過自換相橋式電路實現(xiàn)無功功率的實時補償裝置，它利用自換相橋式電路跨接到待補償?shù)碾娋W(wǎng)側(cè)，通過調(diào)節(jié)無功補償裝置輸出電壓，給負載提供所需要的無功功率，補償電網(wǎng)側(cè)無功功率，使其保持較高的功率因數(shù)。

圖1給出了SVG的2種基本形式：電壓型如圖1（a）所示，電流型如圖1（b）所示。這2種形式都能補償負載對無功功率的消耗，實現(xiàn)無功功率的動態(tài)補償。

圖1 SVG基本結(jié)構(gòu)示意圖

3 SVC和SVG的優(yōu)劣對比

SVC和SVG的優(yōu)劣，可從使用性能、元件組成、諧波抑制、控制策略、應(yīng)用范圍等方面進行對比分析。

3．1 使用性能

與大多數(shù)采用SVC的無功補償相比較，利用SVG動態(tài)補償無功功率的調(diào)節(jié)速度更快，且所能進行無功補償?shù)姆秶鼮楹侠?。除此之外，通過新技術(shù)、新的控制及濾波手段，能有效減少SVG動態(tài)補償無功功率時的電流諧波。

3．2 元件組成

與SVC相比，SVG的組成元件在體積方面更具優(yōu)勢，使得封裝后的SVG比SVC具有更可觀的應(yīng)用空間。但是從價格上來看，目前SVG所需要的全控器件（如IGBT、GTO等）價格比SVC主要控制器件可控硅整流器要高，這就使得SVC更具有價格優(yōu)勢。但隨著全控器件制造技術(shù)的發(fā)展，其成本也會相應(yīng)降低，進而使SVG更具市場潛力。

3．3 諧波抑制

SVG和SVC在無功補償過程中，其補償電流輸出都具有一定的諧波，相比于SVC，SVG的輸出電流可以通過濾波技術(shù)將諧波減少到更為滿意的范圍。

3．4 控制策略

與SVC相比，SVG的控制更為復(fù)雜，SVC通過無機械方式對無功部分進行靜態(tài)補償，以檢測到的待補償信號為基準，利用相控方式調(diào)節(jié)單相電容、電感，達到無功補償?shù)哪康?。SVG是通過自換相橋式電路實現(xiàn)無功功率的實時補償，以檢測到的待補償信號為基準，產(chǎn)生無功功率，供給負載無功補償。

3．5 應(yīng)用范圍

從應(yīng)用范圍來說，一般在10kV工業(yè)電網(wǎng)中采用TCR＋TSC＋FC型對系統(tǒng)進行補償，在輸電系統(tǒng)中，SVC的主要作用表現(xiàn)在：

（1）在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的同時還可提高輸電能力。

（2）在重復(fù)出現(xiàn)大負荷或事故情況下提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。

（3）負荷變化時穩(wěn)定電壓。

（4）在長距離輸電系統(tǒng)中，特別是在帶有聯(lián)絡(luò)線的系統(tǒng)中，系統(tǒng)阻尼不良會產(chǎn)生功率振蕩，從而限制了輸電能力，SVC還可以起系統(tǒng)阻尼器的作用。

對于SVG，除了實現(xiàn)上述基本功能外，利用SVG的系統(tǒng)可以綜合實現(xiàn)無功控制、電壓控制和阻尼振蕩等控制目標，SVG的靜態(tài)無功功率控制和電壓控制可以根據(jù)用戶需要進行選擇；而動態(tài)過程中，由模糊控制器根據(jù)系統(tǒng)所處狀態(tài)和主要控制目標來決定控制系統(tǒng)中的幾個增益系數(shù)，最終反映到對脈沖相位控制角的校正中，實現(xiàn)自動調(diào)整。

4 結(jié)語

SVC和SVG作為無功補償?shù)闹饕骷?，各自發(fā)揮出應(yīng)有的作用。本文簡要分析了兩者之間的區(qū)別，根據(jù)區(qū)別得出SVC和SVG的優(yōu)劣情況，SVC控制簡單，元件組成簡單；SVG使用性能好，具有良好的性價比空間，控制策略更趨完善。

［1］鄭中．基于SIMULINK的SVC與SVG的性能比較［J］．電氣開關(guān)，2009（4）

［2］陸安定．功率因數(shù)和無功補償［M］．上?？茖W(xué)普及出版社，2004

［3］王兆安，楊君，劉進軍．諧波抑制和無功功率補償［M］．第2版．機械工業(yè)出版社，2006