TECHNOLOGY 技术应用
浅谈静止动态无功补偿装置的应用
◆ 张晓瑜
摘要：静止动态无功补偿装置不仅能够确保供电系统电压稳定，提高设备运行可靠性，还可降低设备维护与运行成本，是当前应用较为普遍的一种装置。论文旨在分析静止动态无功补偿装置的基本原理，并对其具体应用展开探讨。
关键词：无功补偿；变压器；基本原理
一、前言
目前，电网中感性负荷装置的应用愈加广泛，如中频炉、电弧炉以及整流设备等，均是非线性负载，从而致使电流中生成大量非线性谐波，破坏电力系统的安全稳定性。无功补偿装置可消除畸变谐波，具有一定的适用性、便捷性，在我国大部分地区应用广泛。
信号来驱动主电路的开关状态。再次，利用电压型逆变器，获得与直流电压系统相同频率的交流电压，并用电抗器传送至系统实现无功补偿。最后，采集补偿后的信息开控制电路，实现动态性。
三、静止动态无功补偿装置的基本控制技术
（一）晶闸管控制电抗器。TCR在晶闸管型静止动态无功补偿装置中十分重要。首先，单相TCR。主要由空心电抗器与两个并联的晶闸管阀串联而成，晶闸管类似于双向开关，一个在电压正半波实现连通，一个在负半波连通，若两边电压超过零，则开始计算。其次，三相TCR。即通过三个单相TCR的联结，各个电抗器均由两半构成，设置在晶闸管阀旁边，以此避免电抗器短路导致其损坏[3]。假如电抗器相同、三相电压不变，那么可产生对称触发，如此正负半波产生的电流脉冲为对称分布，只有奇次谐波。最后，分段TCR。对应不同触发角时，考虑到补偿性能，可将TCR支路等效为可变电抗器，使流过TCR和电抗器电流的基波分量相等。
（二）晶闸管投切电容器。单相晶闸管投切电容器主要由一对反向并联的限流电抗器、电容器、晶闸管阀串联构成，通过时间为整数半波，所以并非相控方式。在检测到电压时瞬间导通，确保初始暂态分量最小，由于电流波形为正弦，那么将不包括谐波，所以那不用加设谐波器。
晶闸管投切电容器之所以要和电容串联，目的在于电流暂态分量，为此，在实际应用过程中，应确保LC支路的自然谐振频率为额定值的4-5倍，以此提高系统稳定性，避免
二、静止动态无功补偿装置的基本原理
利用IGBT或GTO等大功率电力电子开关元件所构成的三相桥式变流电路，可以使静止动态无功补偿装置连接到外部系统，并利用系统中电流互感器功能，将电流信号传送至静止动态无功补偿装置的检测系统[1]。静止动态无功补偿装置的检测系统通过计算电流信号，将电流的无功分离出来，利用PWM控制三相桥式变流电路中大功率开关元件的触发导通，从而促使变流电路的输出电压幅值和相位发生调整，以此调节外部系统的无功电流，实现无功动态跟踪补偿。
图1为静止动态无功补偿装置（SVG）系统结构图，图中虚线框中的内容代表主电路，是桥式变流电路和并联电容器组成的静止动态无功补偿装置主电路；虚线框外的内容表示的是控制驱动的部分，其中包含电流、保护电路、电压互感器、检测电路以及控制驱动电路等[2]。
系统工作流程：首先，利用外部系统中电流互感器功能，将电流信号传送至SVG的检测系统。其次，SVG的检测系统通过计算电流信号，将信号创给控制系统。再次，在控制系统中，通过控制器和同步信号共同触发脉冲发生器发出高低电平
图1 SVG系统结构图排版时此图保证清晰
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信息系统工程 │ 2019.11.20
电感遭受谐波影响。与此同时，小型串联电抗器还能够和电容器组成谐波滤波器，消除晶闸管投切电容器产生的谐波。
一般来说，晶闸管投切电容器的优势主要包括如下：1.可多次操作，分相调节，抑制电压变化；2.电容器切换值仅有最大或最小两个电流极值，不产生谐波；3.不产生谐波分量；4.噪音小；5.损耗小；6.灵活性好；7.即时无功补偿[4]。
由于晶闸管投切电容器具备多次操作、响应时间短以及分相调节的特点，可以对冲击性大、波动频繁、负载大以及不平衡等无功补偿设备起到抑制电压变化的作用，所以晶闸管投切电容器常用于低压动态补偿领域和高压大容量无功补偿领域，若与晶闸管投切电容器同时使用，将能够解决诸多问题。
四、静止动态无功补偿装置的实际应用方案
（一）静止动态无功补偿装置结构。一般来说静止动态无功补偿装置结构包括一个晶闸管控制电抗器和若干晶闸管投切电容器，予以并联。每个晶闸管控制电抗器的容量为1/n，且可分级投切，晶闸管控制电抗器能够对电容器的无功功率予以调节，除此之外，静止动态无功补偿装置的感性范围相对较小。
由于晶闸管控制电抗器的容量不大，谐波可能性较小，但是如果晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器均按照三角连结，同时根据串联电抗调谐到多种谐波频率，发生谐波较少。为了规避晶闸管投切电容器同时切除而仅仅有晶闸管控制电抗器的情况发生，则需要引入电容滤波支路，该支路严禁切除。
（二）静止动态无功补偿装置的运行特性。受到晶闸管维护、控制等因素的，晶闸管投切电容器的组数应尽可能减少，一般来说，选电容器并联组数为3-4组，若晶闸管投切电容器有3个支路，且各支路容量相同，晶闸管控制电抗器支路为1个，容量高于晶闸管投切电容器容量，若晶闸管投切电容器组数为1-2组，那么静止动态无功补偿装置的运行范围有4个区域，区间相互重叠，需要对其进行连续稳定控制。
（三）应用案例说明
1.电弧炉。电弧炉可能会导致电网三相不平衡，产生高次谐波和电压闪变，促使电压畸变复杂化。为了解决上述问题，可安装静止动态无功补偿装置，响应时间低于10ms，可以满足技术要求，且提供稳定电网电压，降低电压闪变导致的负面影响。静止动态无功补偿装置的分相补偿功能可消除三相不平衡与高次谐波，对电能质量起到一定的改善作用，并提供给容性无功加强功率因数。
2.轧机。轧机可能会导致电压波动，影响电气设备正常工作，并产生有害的高次谐波，导致电网电压畸变。为了解决上述问题，可安装静止动态无功补偿装置，确保母线电压平衡，避免发生谐波干扰。由于电力机车的运输也可能导致电网污染，所以单相符合将导致三相不平衡和功率因数较低，目前最为行之有效的方式便是安装静止动态无功补偿装置，通过分相快速补偿功能平衡三相电网。
3.远距离大容量电力传输。远距离输电是电力发展的大
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势所趋，同时也对输配电系统提出了更高的要求，静止动态无功补偿装置可以显著提升输配电性能，在全世界范围内得到了一致的认可，即在不同的电网环境下，为确保电压平衡，可通过安装静止动态无功补偿装置，稳定弱系统电压，提高瞬变稳态极限、传输能力、小干扰的阻尼和电压稳定性，降低不必要的传输损耗[5]。
4.城市二级变电站。区域电网中，静止动态无功补偿装置可精准容性、感性无功补偿，促使功率因数提升，稳定母线电压，从根本上处理无功倒送问题发生。与此同时，静止动态无功补偿装置的安装，可充分发挥原有固定电容器组的有效价值，仅仅加设晶闸管控制电抗器即可，可在最小投资的基础上，获得最优的供电效果，对区域电网供电质量改善而言必不可少。
五、结语
综上所述，随着电力系统配电网络的日益复杂，静止动态无功补偿装置可充分发挥无功补偿作用，在供电、发电等领域大放异彩，有效治理电能质量问题、谐波污染问题、三相负荷不平衡问题，值的大力推广应用，为人民群众打造满意的精品电力工程。H参考文献
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[2]黄焕隆.静止型动态无功补偿装置（SVG）在城市轨道交通供电系统中的应用[J].科技创新与应用,2017(18):10-11.
[3]熊俊杰.静止无功补偿装置动态无功补偿技术探讨[J].科学与财富,2012(8):107-107.
[4]邓朴,吴永华,李庆生,等.贵州电网静止无功补偿(SVC)应用方式浅析[J].贵州电力技术,2010,13(5):1-7.
[5]杨彦飞.浅谈SVG动态无功补偿装置在煤矿供电中的应用[J].赤子,2013(2):209-209.
（作者单位：桐昆集团浙江恒通化纤有限公司）
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