SVG靜態(tài)無功補償裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

陳皓鵬

摘 要：靜態(tài)無功補償裝置（SVG）作為第三代電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用有利于將無功功率補償及諧波問題處理，該裝置現(xiàn)階段在多個領(lǐng)域中應(yīng)用。本文探究靜態(tài)無功補償裝置在鋼鐵行業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用，對SVG裝置及技術(shù)特點、SVG靜態(tài)無功補償裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：SVG;靜態(tài)無功補償裝置;電力系統(tǒng)

鋼鐵行業(yè)的供電系統(tǒng)對生產(chǎn)效率具有重要影響。鋼鐵行業(yè)的電力系統(tǒng)是交流電與直流電混合的系統(tǒng)，在運行方式上較為復(fù)雜。在時間的作用下會發(fā)生較大程度波動，鋼鐵行業(yè)中電力系統(tǒng)呈現(xiàn)時變性及移動性特點，容易在運行過程中出現(xiàn)低功率因數(shù)及電壓波動與閃變等問題。在上述問題下，供電系統(tǒng)電能質(zhì)量減低，諧波會導(dǎo)致設(shè)備過熱及運行異常，對供電系統(tǒng)的可靠性造成影響。對此，在鋼鐵行業(yè)供電系統(tǒng)中利用SVG對電力系統(tǒng)無功功率補償及諧波進(jìn)行處理，從而保證電力的運行質(zhì)量。

1.無功補償

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷屬于感性負(fù)荷，比如電動機及變壓器，在運行過程中需要為設(shè)備提供無功功率。電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器及無功補償設(shè)備后，能為感性負(fù)載補充消耗的無功功率，使電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供無功功率，縮減無功功率在電網(wǎng)中的流動性，降低線路及變壓器運輸過程中出現(xiàn)的電能損耗，也叫作無功補償。無功補償?shù)淖饔帽闶翘嵘€路輸電穩(wěn)定性及維持受電端電壓，保持電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

2.SVG裝置及技術(shù)特點

2.1SVG裝置

SVG裝置包括VSC逆變器及直流電容器、連接變壓器、斷路器等。在工作過程中將自換相橋式電路通過電抗器并聯(lián)，對橋式電路交流側(cè)輸出電壓相位及幅值進(jìn)行調(diào)整，或者直接對交流側(cè)電流進(jìn)行控制，使電路吸收或者發(fā)出無功電流，達(dá)到快速動態(tài)無功補償?shù)哪繕?biāo)。直流電控制過程中在，SVG不能利用LC回路濾波，需采用PWM電流技術(shù)進(jìn)行濾波處理，使負(fù)荷諧波與相反的諧波抵消，達(dá)到有源濾波的效果。電力系統(tǒng)看做為一個電壓源，SVG能作為可控電壓源，連接電抗器則作為線性阻抗元件。

2.2SVG技術(shù)特點

SVG裝置利用空間失量脈寬調(diào)制方法及瞬時無功功率理論的檢測方法，解決電力系統(tǒng)在擾動因素的影響發(fā)生的各種問題，完成無功補償質(zhì)量目標(biāo)。自技術(shù)層面看，（1）SVG具有動態(tài)補償特點：能同時對無功功率計諧波進(jìn)行補償，補償功率能實現(xiàn)連續(xù)平滑處理，滿足功率變化的需求，獲得理想的經(jīng)濟(jì)收益。（2）SVG具有響應(yīng)時間短的特點：整機響應(yīng)時間在5ms以內(nèi)，能對額定容性及感性輸出進(jìn)行隨意切換，滿足沖擊性負(fù)載補償需求。（3）SVG具有優(yōu)化諧波輸出特點：SVG能作為輸出側(cè)正弦波的無功電流，對電網(wǎng)進(jìn)行補償，也能作為設(shè)定次數(shù)的諧波，在負(fù)荷諧波濾波中的應(yīng)用，滿足無功無償及諧波綜合治理的目標(biāo)。（4）SVG具有可靠性高的特點：SVG具有電流源特性，系統(tǒng)參數(shù)的敏感性不足，輸出無功不會受到電壓影響，利用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)模塊的設(shè)計方法，一個模塊在出現(xiàn)故障的情況仍舊繼續(xù)運行。（5）SVG具有控制靈活特點：能單獨補償電壓及無功、功率因數(shù)，能實現(xiàn)綜合控制及AVC控制，實現(xiàn)各種模式的無縫切換。

3.SVG靜態(tài)無功補償裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

以我國鋼鐵行業(yè)配電系統(tǒng)作為研究案例，鋼鐵企業(yè)配電系統(tǒng)中，異步電動機及整流變等作為感性設(shè)備，也是無功功率的主要消耗者，電力變壓器損耗的無功功率一般是額定容量的10%左右，空載無功功率為滿載時的三分之一左右，鋼鐵行業(yè)中，為提升供電可靠性，一般主變電站進(jìn)線電源是100kv，系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)電壓為35kv。無功補償過程中，利用無功補償設(shè)備提供的無功功率對系統(tǒng)功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整，降低電能消耗，使電網(wǎng)的電壓質(zhì)量提升。

自電網(wǎng)無功功率消耗情況看，各級供電網(wǎng)依舊存在配電、供電消耗無功功率的情況，低壓配電網(wǎng)消耗比例較大。為最大程度的減少無功功率傳輸損耗，提升供配電效率，一般利用無功補償設(shè)備采取分級管理原則，實現(xiàn)系統(tǒng)補償與用戶補償，實現(xiàn)總體平衡與局部平衡，實現(xiàn)分散補償與集中補償?shù)慕Y(jié)合，將分散為主主體，實現(xiàn)損耗降低與壓力的調(diào)節(jié)，以降低損耗為主。

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)在補償過程中，主要采取以下幾種方式，首先，集中補償。將配電系統(tǒng)無功補償容量集中在變電所或者配電變壓器饋電匯流母線，對無功進(jìn)行統(tǒng)一補償。該補償方式適用于集中負(fù)荷及距離母線較近的補償場所。該補償方式能提升變壓器有功輸出容量，提升供電能力。通過無功補償自動控制裝置，實現(xiàn)電容器組的自動投切，避免補償過度。設(shè)備具有較高的利用率，便于管理。但也存在高壓側(cè)補償問題，導(dǎo)致設(shè)備投資量大，合閘電流沖擊量大，容易產(chǎn)生過載電壓，對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性造成影響。

其次，分散補償，配單系統(tǒng)需要的無功補償容量根據(jù)局部復(fù)雜進(jìn)行補償。具有實行無功補償分區(qū)控制，保證分區(qū)平衡，減少電能損耗的優(yōu)勢，保證補償網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性。補償方式較為靈活，電容器投切沖擊量小，但只能對高壓配電線路及變壓器進(jìn)行無功補償，無法減少低壓配電線路的無功損耗，補償設(shè)備利用率集中性較低，安裝分散，管理不易。

4.優(yōu)化策略

現(xiàn)階段，針對SVG系統(tǒng)啟動及結(jié)束的操作依舊較為復(fù)雜，還需對子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行處理，能實現(xiàn)SVG意見啟用，并能實現(xiàn)SVG一鍵結(jié)束，優(yōu)化此功能有利于實現(xiàn)自動開啟或者結(jié)束操作。針對變電站無人值班的模式進(jìn)行設(shè)計，SVG后臺需要與綜合自動化系統(tǒng)控制室連接，能及時將后臺的問題進(jìn)行傳輸，并且及時操控后臺，值守人員只需要對后臺進(jìn)行遠(yuǎn)程操作即可。SVG強迫風(fēng)散熱設(shè)備所發(fā)出的噪聲較大，風(fēng)壓容易將灰塵吹散，導(dǎo)致濾網(wǎng)及模組散熱器堵塞，還需經(jīng)常清理及維護(hù)，這種方式耗費人力及物力，對提升經(jīng)濟(jì)效益具有不利影響。在新投入設(shè)備時可采取水冷散熱方案，保證散熱效果，將閥組濾網(wǎng)維護(hù)工作量大及室內(nèi)噪聲大的問題處理。

結(jié)束語

SVG是我國第三代的電能質(zhì)量處理技術(shù)，能將電力系統(tǒng)中的低功率因數(shù)及電壓波動與閃變、諧波等問題解決，從而實現(xiàn)降低電能消耗及提升電能質(zhì)量的目標(biāo)。通過動態(tài)補償功能及諧波處理能力，有利于實現(xiàn)電力管理目標(biāo)，本文對SVG裝置在鋼鐵行業(yè)配電系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，取得較為顯著的效果，因此，SVG裝置能在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

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