1引言

根據(jù)與四川省某電力公司的合作協(xié)議，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司成功研制了FGSVG-C2.0/10高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。并在電力公司調(diào)試所的協(xié)同下完成了裝置現(xiàn)場(chǎng)安裝、主電纜及控制線(xiàn)路的鋪設(shè)、繼保的整定調(diào)試、電纜的耐壓試驗(yàn)及裝置本身的性能調(diào)試及檢驗(yàn)等一系列工作。經(jīng)嚴(yán)格的程序批報(bào)，正式在縣級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)某變電所運(yùn)行。在聯(lián)調(diào)及試運(yùn)行期間裝置未對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來(lái)任何不良影響，運(yùn)行效果顯著。
2現(xiàn)場(chǎng)概述

某變電所采用固定電容器在10kV母線(xiàn)上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，電容器組的投切方式為值班員根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載情況手動(dòng)投切，不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)無(wú)功功率的需求。
采用固定電容器的無(wú)功補(bǔ)償方式后，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)看，電網(wǎng)在重負(fù)荷時(shí)存在“欠補(bǔ)”現(xiàn)象，在低負(fù)荷時(shí)存在著一些無(wú)功倒送，即“過(guò)補(bǔ)”現(xiàn)象，這樣不僅會(huì)使變壓器二次側(cè)電壓升高，而且還會(huì)使容性無(wú)功功率在輸電線(xiàn)路上傳輸，增加電能損耗。
采用SVG具有的容性無(wú)功、感性無(wú)功連續(xù)調(diào)節(jié)的能力，可以解決僅有電容器投切時(shí)的階梯式無(wú)功補(bǔ)償及無(wú)功倒送問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的真正動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
3方案實(shí)施

某變電所無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在變壓器次級(jí)10kV側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，目的是降低35kV線(xiàn)路無(wú)功損耗和控制10kV電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)。方案中保留了原有靜補(bǔ)固定電容器，在固定電容器容量的基礎(chǔ)上增加FGSVG-C2.0/10動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。這種方案性?xún)r(jià)比高，即實(shí)現(xiàn)了滿(mǎn)足用戶(hù)需求，達(dá)到了降低35kV線(xiàn)路無(wú)功損耗和控制10kV電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)的目的，又降低了對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入成本。

使用我公司的FGSVG-C2.0/10后，穩(wěn)定了電網(wǎng)母線(xiàn)電壓、降低了網(wǎng)損，解決了無(wú)功倒送的現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的輸送能力。

某變電所無(wú)功補(bǔ)償裝置改造方案的一次側(cè)接線(xiàn)圖如圖1所示：

4 SVG基本原理

圖2 SVG工作原理 

SVG原理示意圖如圖2所示。在交流電路中，電壓和電流的相位有三種情況，當(dāng)負(fù)載是（或呈現(xiàn)）純電阻特性時(shí)，電壓和電流相位相同；當(dāng)負(fù)載是（或呈現(xiàn)）電感特性時(shí)，電壓相位超前電流相位；當(dāng)負(fù)載是（或呈現(xiàn)）容性特性時(shí)，電壓相位滯后電流相位。

SVG基本原理就是將自換相橋式電路通過(guò)變壓器或者電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，如?所示。
表1 運(yùn)行模式原理表

5 FGSVG技術(shù)優(yōu)勢(shì)

FGSVG是目前較為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，基于電流源型逆變器的補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過(guò)大功率電力電子器件的高頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置有如下優(yōu)勢(shì)：
（1）響應(yīng)速度更快
SVG響應(yīng)時(shí)間：≤5ms。
傳統(tǒng)靜補(bǔ)裝置響應(yīng)時(shí)間： ≥20ms。
SVG可在極短的時(shí)間之內(nèi)完成從額定容性無(wú)功功率到額定感性無(wú)功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無(wú)可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。
（2）電壓閃變抑制能力更強(qiáng)
SVC對(duì)電壓閃變的抑制最大可達(dá)2：1，SVG對(duì)電壓閃變的抑制可以達(dá)到5：1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會(huì)隨補(bǔ)償容量的增加而增加。而SVG由于響應(yīng)速度極快，增大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。
（3）運(yùn)行范圍更寬
SVG輸出電流不依賴(lài)于電壓，表現(xiàn)為恒流源特性，能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，具有更寬的運(yùn)行范圍。而SVC本質(zhì)是阻抗型補(bǔ)償，輸出電流和電壓成線(xiàn)性關(guān)系。因此系統(tǒng)電壓變低時(shí)，同容量SVG可以比SVC提供更大的補(bǔ)償容量（SVG若配合同容量固定電容器可構(gòu)成0～2倍容量的動(dòng)態(tài)容性無(wú)功補(bǔ)償器，性?xún)r(jià)比更高） 。
（4）補(bǔ)償功能多樣化
SVG具有恒裝置無(wú)功功率、恒系統(tǒng)側(cè)功率因數(shù)、恒系統(tǒng)側(cè)電壓模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式、負(fù)載補(bǔ)償模式等等。除了以上功能以外還具有一定的補(bǔ)償負(fù)載諧波的能力，也能夠根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要，對(duì)負(fù)荷諧波電流等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行綜合補(bǔ)償。
（5）諧波含量低
SVG采用了載波移相PWM技術(shù)和功率單元模塊級(jí)聯(lián)多電平技術(shù)，自身產(chǎn)生的諧波含量極低，裝置輸出側(cè)無(wú)需濾波器。
6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

FGSVG投運(yùn)后，兩年以來(lái)產(chǎn)品運(yùn)行效果良好。選用新風(fēng)光SVG設(shè)備基本參數(shù)如下：額定容量：2000kvar，額定電壓：10kV，系統(tǒng)頻率：50Hz，響應(yīng)時(shí)間：≤5ms，損耗：≤1%，輸出電流THD：≤3%，無(wú)功調(diào)節(jié)方式：容性、感性連續(xù)可調(diào)，防護(hù)等級(jí)：IP43級(jí)或根據(jù)用戶(hù)需求定制。
設(shè)備運(yùn)行電壓曲線(xiàn)如圖3所示，電流曲線(xiàn)如圖4所示，功率因數(shù)曲線(xiàn)如圖5所示
（1）電壓曲線(xiàn)

（2）電流曲線(xiàn)

（3）功率因數(shù)

7效益分析
7.1降低線(xiàn)路的有功功率損耗
該變電所的35kV進(jìn)線(xiàn)輸電線(xiàn)路長(zhǎng)18.12km，線(xiàn)損比較嚴(yán)重，線(xiàn)徑為70，鋁芯線(xiàn)，鋁芯線(xiàn)的電阻按0.4Ω/km計(jì)算，忽略輸電線(xiàn)路的電抗損耗，輸電線(xiàn)路的電阻：。

根據(jù)表2中的歷史數(shù)據(jù)，整個(gè)變電站的最大有功功率，假設(shè)補(bǔ)償前電網(wǎng)的功率因數(shù)為，補(bǔ)償前的無(wú)功功率為，補(bǔ)償前后電網(wǎng)的有功功率P不變，補(bǔ)償后保證電網(wǎng)的功率因數(shù)在以上。

7.2降低變壓器的損耗
　　

7.3減少視在功率
在保證有功功率P不變的情況下，增加無(wú)功補(bǔ)償后，可以減少視在功率，從而減少變壓器容量，功率因數(shù)由0.9提高到0.98時(shí)?？蓽p少的視在功率為
即變壓器在輸送同樣的有功功率的情況下，所需要變壓器的容量可以減少0.495MVA。
7.4改善電壓質(zhì)量
在線(xiàn)路中電壓損失△U 的計(jì)算如下：
式中 △U --線(xiàn)路中的電壓損失，kV；
P--有功功率，MW；
Q--無(wú)功功率，Mvar?
U--額定電壓，kV；
R--線(xiàn)路的總電阻，Ω；
XL--線(xiàn)路感抗，Ω。
由上式可見(jiàn)，當(dāng)線(xiàn)路中的無(wú)功功率 Q 減少以后，電壓損失△U 也就減少了。
7.5運(yùn)行日志分析

8 結(jié)束語(yǔ)

四川省某電力公司安裝FGSVG-C2.0/10無(wú)功補(bǔ)償裝置后，不僅可以實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的，并且由于SVG具有容性、感性無(wú)功連續(xù)調(diào)節(jié)的能力，消除僅有電容器投切時(shí)的階梯式無(wú)功補(bǔ)償及無(wú)功倒送問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)功的真正動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。SVG以其卓越的性能在電網(wǎng)改造中必將大放光彩！