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1、低压配电系统无功发生现状一、低压配电系统的无功功率阐述及其危害 随着工业水平的不断提高，用户对电能质量的要求也越来越高。而系统中无功负荷，特别是冲击性无功负荷的存在，不仅增加了各种损耗，而且严重影响了用户端的电能质量。因此，实时快速的无功功率补偿对优化电网潮流分布和提高电能质量具有十分重要的意义。 电力系统中的无功功率主要由两部分组成:一部分主要是由电流与电压的相位差而导致的基波无功功率，另一部分主要是由电流的非正弦畸变而导致的谐波无功功率。近年来，随着电力电子技术的飞速发展，大量的非线性电力负载投入使用，导致了谐波无功功率呈现日益严重的趋势。电压与电流的相位差与电流的非正弦畸变均会导致电力系
2、统功率因数的下降与电能质量的恶化。因此，电力系统的无功功率补偿问题应该包括基波无功功率与谐波无功功率的同时补偿，只有实现了两者的同时补偿，才能真正实现系统的单位功率因数运行，保证提供高质高效的电力能源。 电力系统中无功功率的危害主要表现在三个方面：一是在输电容量不变的前提下，使输电线路损耗增加，从而降低了线路的电力传输效率与电气使用寿命；二是影响系统电压的稳定性，使节点电压偏离额定值，甚至造成系统电压崩溃；三是谐波无功功率的存在对电能质量的影响日益严重，主要表现为附加的谐波损耗、产生振动和噪声、绝缘老化、系统电压畸变、电气设备寿命缩短、导致系统谐振等，谐波还会引起继电保护和自动装置的误动作，对
3、微机及通讯系统造成干扰。由此可见，电力系统的无功功率补偿装置随着电力电子器件发展要求实现快速及可靠的补偿，SVG（Static Var Generator）产品在随着IGBT等大功率全控型器件的出现而应时研制并实用化。首台SVG1991年面世以来,其应用大大提高了电力系统的可靠性、安全性和稳定性。 电力系统中的无功补偿装置从最早的电容器开始发展到今天，历经了电容器、同步调相机、静止无功补偿装置（SVC）、静止同步补偿器(SVG)等几个不同的阶段。其中，并联电容器是电网中用的最多的一种专用的无功功率补偿设备。它的特点是价格便宜，易于安装维护。并联电容器补偿无功功率方式有三种：集中补偿，分组补偿及
4、就地补偿。 静止同步补偿器(SVG)是目前最先进的补偿装置，已进入实用化阶段，随着IGBT等器件、高速CPU器件及光纤技术的发展，SVG系统的价格不断下降并渐渐被行业接受，以成为静止无功补偿技术的发展方向,SVG系统将是今后柔性交流输电系统的重要组成部分。电流型SVG的技术实现二、SVG实现原理新一代的SVG无功补偿系统核心电路采用高可靠的自换相的电压型桥式电路实现。图示1：电压型桥式电路基本原理 原理描述： 电压型桥式电路的单位效率表较高，其直流侧以电容作为储能元件，将直流电压逆变为交流电压，通过串联电抗器并入电网；其中串联电抗器起到阻尼过电流、滤除纹波、平滑波形的作用。 其基本工作原理就是
5、通过适当的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，从而吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的；其工作时，通过IGBT等全控型器件将直流侧电压转换交流侧与电网同频率的输出电压，类似电压型逆变器，将将交流侧输出并入电网；在提高功率因数时，控制系统采取开环控制，对负荷无功功率进行完全补偿；要实现系统电压稳定调节时，SVG系统采用系统电压的外闭环反馈控制方式，设置电压调节器实现调节。 图示2：SVG系统等效接线图SVG技术优势本装置将电压源型逆变器，经过电抗器或者变压器并联在电网上，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现
6、了快速动态调节无功的目的；作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪补偿冲击性负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。SVG技术特点 1）具备抗谐波功能，更保证系统安全 SVG是可控电源，只补偿基波电流，系统谐波电流不会造成补偿设备损坏，使其寿命长，维护工作量小。同时，避免串联的电抗器组可能造成的谐波放大，防止系统其他设备及补偿设备因谐波过电压而损坏。2）动态连续平滑补偿，更高速的响应速度使对电压闪变的补偿效果更好 SVG可跟随负荷变化，动态连续补偿功率因数，可以发出无功，也可以吸收无功，彻底杜绝了无功倒送的情况。3）能够解决负荷的不平衡问题4）不仅不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补
7、偿谐波。SVG装置组成SVG装置通常由主控制装置（单元）、VSC(IGBT)逆变器、直流电容器、连接电抗器、断路器、接触器、中间继电器等辅助装置组成。 主控制装置（单元）示意图如下：SVG结构示意图如下：SVG现场示意图如下：SVG运行模式SVG技术先进性 SVG适用范围及选型参考SVG应用对象办公大楼及商业大厦、计算中心、住宅大厦 *中央空调（夏季占这类用户总用电量50%以上），冷冻泵、冷却泵、风机的调速 *供暖类负载，指采用变频传动的锅炉等 *各类计算机类电源、UPS等的谐波集中补偿 *各类计算机类电源、UPS、变频空调、冰箱等的谐波集中补偿各类特种电源 *UPS，尤其是通讯、电信、计算中
8、心、工矿企业集控中心用的大容量UPS *高校与科研院所的各类实验电源 *国防、机场的400Hz飞机拖动电源轻工业（纺织行业） *包括纺织、粘胶纤维等行业的纺绽电机（变频传动控制的电机） *各类纺丝机、拉丝机负载精密制造，机械制造，卷烟、造币、玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包装等生产线 *各类连续型生产线（传动与伺服系统、控制电源） *离心机、搅拌机、注塑机、印染机、各类卷烟机、造币机 *磨床，各类车床，经常采用200Hz到800Hz的电源驱动控制电机 *制衣与洗衣厂的洗熨设备 *各种采用电机给料型生产线市政 *SCR或IGBT调压型 照明节电系统 *剧院等的调光系统 *大型电梯与升降机 *音乐
9、喷泉 *景区的缆车、滑雪车、 大型游艺设备等电气化铁道及城市轨道交通行业 *380V系统谐波补偿，尤其是轨道交通 *电气化铁道10kV系统谐波及无功动态补偿，尤其是采用电缆供电的场合 *铁路货运站的大型起重机类负载石化和天然气行业 应用场合很多 *采用中低压变频与调速的钻机、潜油泵、风机等 *炼制环节的蒸馏、裂解、催化、加氢、糠醛等生产线（变频器与UPS），聚酯切片类负载 *焦化翻斗车，等电力行业 *发电厂采用变频与调速的风机、水泵；各类直流电源，UPS等的谐波补偿 *中低压系统对多个用户的谐波进行集中治理与补偿，应用在变电站，包括住宅或商业小区的变电站。在谐波用户较多，都不愿意进行谐波补偿，
10、而谐波造成的损耗较大，电力系统有节能降耗压力。 *中低压系统对无功进行动态补偿，应用在变电站钢铁行业 应用场合很多 *各类交直交型、交交变频的轧机，各类辊类负载 *电弧炉，转炉、氧枪的升降系统，电焊机，压焊机 *钢水运送车 *冶金行业（尤其是有色冶金行业）各类整流、电解设备水处理行业 *污水处理设备，臭氧发生设备（日本早期的APF很多用于本场合）水泥行业 *煅烧用的大型转窑，变频驱动的风机汽车工业 *电焊机，各类操作与控制电源烟草业 *各类卷烟机造纸业 *造纸机等矿山 *电铲类负载 *矿井提升机 *各类粉碎机、破碎机、球磨机电压型SVG的技术实现本装置采用高速DSP硬件系统，结合大规模可编程逻
11、辑器件FPGA作为主控制器的硬件核心，通过软件的采样，判据，逻辑执行等并行执行功能，快速的控制IGBT元件的开通和关断，从而产生补偿电流，输出端使用平波电抗器，减少PWM变流器产生的高次谐波；系统采用直流侧电压闭环控制来稳定直流侧电压值，补偿能量损耗引起的直流侧电压的变化。 如图1：SVG系统控制原理SVG原理图SVG技术特点 三电平变压器并联多重化方案 模块化 冗余化 高可靠性 维护方便SVG单元可以互换，模块化的SVG可单独检修，相互间无影响。 三电平PWM功率单元 输出电压谐波含量低 连接电抗器阻抗和体积更小 开关频率低 功率密度高 功率单元串联链式多重化方案 SVG技术优势 SVG是目
12、前最为先进的无功补偿技术，基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。从技术上讲，SVG较传统的无功补偿装置有如下优势： 响应速度更快SVG响应时间：5ms。传统静补装置响应时间： 10ms。SVG可在极短的时间之内完成从额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换，这种无可比拟的响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。 电压闪变抑制能力更强SVC对电压闪变的抑制最大可达2：1，SVG对电压闪变的抑制可以达到5：1，甚至更高。SVC受到响应速度的限制，其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而
13、增加。而SVG由于响应速度极快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。 运行范围更宽SVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作，所以比SVC的运行范围宽很多。更重要的是，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。 补偿功能多样化蓝天SVG不仅具有快速补偿系统无功功率的目的，还能够根据用户实际需要，对负荷谐波电流、负序电流等电能质量问题进行综合补偿。 谐波含量极低蓝天SVG采用了PWM技术、三电平技术和多重化技术，不仅自身产生的谐波含量极低，还能够对负载的谐波和无功进行补偿，实现有源滤波的功能，真正做到多功能化。 占地面积小由于无需高压大容量的电容器和电抗器做储能元件，SVG的占地面积通常只有相同容量SVC的50%。
