1、低壓配電系統無功發生現狀一、低壓配電系統的無功功率闡述及其危害    隨著工業水平的不斷提高，用戶對電能質量的要求也越來越高。而系統中無功負荷，特別是沖擊性無功負荷的存在，不僅增加了各種損耗，而且嚴重影響了用戶端的電能質量。因此，實時快速的無功功率補償對優化電網潮流分布和提高電能質量具有十分重要的意義。    電力系統中的無功功率主要由兩部分組成:一部分主要是由電流與電壓的相位差而導致的基波無功功率，另一部分主要是由電流的非正弦畸變而導致的諧波無功功率。近年來，隨著電力電子技術的飛速發展，大量的非線性電力負載投入使用，導致了諧波無功功

2、率呈現日益嚴重的趨勢。電壓與電流的相位差與電流的非正弦畸變均會導致電力系統功率因數的下降與電能質量的惡化。因此，電力系統的無功功率補償問題應該包括基波無功功率與諧波無功功率的同時補償，只有實現了兩者的同時補償，才能真正實現系統的單位功率因數運行，保證提供高質高效的電力能源。    電力系統中無功功率的危害主要表現在三個方面：一是在輸電容量不變的前提下，使輸電線路損耗增加，從而降低了線路的電力傳輸效率與電氣使用壽命；二是影響系統電壓的穩定性，使節點電壓偏離額定值，甚至造成系統電壓崩潰；三是諧波無功功率的存在對電能質量的影響日益嚴重，主要表現為附加的諧波損耗、產生振動

3、和噪聲、絕緣老化、系統電壓畸變、電氣設備壽命縮短、導致系統諧振等，諧波還會引起繼電保護和自動裝置的誤動作，對微機及通訊系統造成干擾。由此可見，電力系統的無功功率補償裝置隨著電力電子器件發展要求實現快速及可靠的補償，SVG（Static Var Generator）產品在隨著IGBT等大功率全控型器件的出現而應時研制并實用化。首臺SVG1991年面世以來,其應用大大提高了電力系統的可靠性、安全性和穩定性。    電力系統中的無功補償裝置從最早的電容器開始發展到今天，歷經了電容器、同步調相機、靜止無功補償裝置（SVC）、靜止同步補償器(SVG)等幾個不同的階段。其中，

4、并聯電容器是電網中用的最多的一種專用的無功功率補償設備。它的特點是價格便宜，易于安裝維護。并聯電容器補償無功功率方式有三種：集中補償，分組補償及就地補償。    靜止同步補償器(SVG)是目前最先進的補償裝置，已進入實用化階段，隨著IGBT等器件、高速CPU器件及光纖技術的發展，SVG系統的價格不斷下降并漸漸被行業接受，以成為靜止無功補償技術的發展方向,SVG系統將是今后柔性交流輸電系統的重要組成部分。 電流型SVG的技術實現二、SVG實現原理   新一代的SVG無功補償系統核心電路采用高可靠的自換相的電壓型橋式電路實現。&

5、#160;  圖示1：電壓型橋式電路基本原理     原理描述：    電壓型橋式電路的單位效率表較高，其直流側以電容作為儲能元件，將直流電壓逆變為交流電壓，通過串聯電抗器并入電網；其中串聯電抗器起到阻尼過電流、濾除紋波、平滑波形的作用。    其基本工作原理就是通過適當的調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側電流，從而吸收或發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的；其工作時，通過IGBT等全控型器件將直流側電壓轉換交流側與電網同頻率的輸出電壓，類似電壓型逆

6、變器，將將交流側輸出并入電網；在提高功率因數時，控制系統采取開環控制，對負荷無功功率進行完全補償；要實現系統電壓穩定調節時，SVG系統采用系統電壓的外閉環反饋控制方式，設置電壓調節器實現調節。    圖示2：SVG系統等效接線圖SVG技術優勢本裝置將電壓源型逆變器，經過電抗器或者變壓器并聯在電網上，通過調節逆變器交流側輸出電壓的幅值和相位，迅速吸收或者發出所需要的無功功率，實現了快速動態調節無功的目的；作為有源型補償裝置，不僅可以跟蹤補償沖擊性負載的沖擊電流，而且可以對諧波電流也進行跟蹤補償。 SVG技術特點 1）具備抗諧波功能，更保證系統安全 

7、;   SVG是可控電源，只補償基波電流，系統諧波電流不會造成補償設備損壞，使其壽命長，維護工作量小。同時，避免串聯的電抗器組可能造成的諧波放大，防止系統其他設備及補償設備因諧波過電壓而損壞。2）動態連續平滑補償，更高速的響應速度使對電壓閃變的補償效果更好    SVG可跟隨負荷變化，動態連續補償功率因數，可以發出無功，也可以吸收無功，徹底杜絕了無功倒送的情況。 3）能夠解決負荷的不平衡問題4）不僅不產生諧波，而且能在補償無功功率的同時動態補償諧波。SVG裝置組成SVG裝置通常由主控制裝置（單元）、VSC(IGBT)逆變器、直流電容器

8、、連接電抗器、斷路器、接觸器、中間繼電器等輔助裝置組成。    主控制裝置（單元）示意圖如下：SVG結構示意圖如下： SVG現場示意圖如下：SVG運行模式SVG技術先進性 SVG適用范圍及選型參考SVG應用對象辦公大樓及商業大廈、計算中心、住宅大廈  *中央空調（夏季占這類用戶總用電量50%以上），冷凍泵、冷卻泵、風機的調速  *供暖類負載，指采用變頻傳動的鍋爐等  *各類計算機類電源、UPS等的諧波集中補償  *各類計算機類電源、UPS、變頻空調、冰箱等的諧波集中補償各類特種電源  *UPS，尤其是通訊

9、、電信、計算中心、工礦企業集控中心用的大容量UPS  *高校與科研院所的各類實驗電源  *國防、機場的400Hz飛機拖動電源輕工業（紡織行業）  *包括紡織、粘膠纖維等行業的紡綻電機（變頻傳動控制的電機）  *各類紡絲機、拉絲機負載精密制造，機械制造，卷煙、造幣、玻璃、陶瓷、制藥、飲料、食品、包裝等生產線  *各類連續型生產線（傳動與伺服系統、控制電源）  *離心機、攪拌機、注塑機、印染機、各類卷煙機、造幣機  *磨床，各類車床，經常采用200Hz到800Hz的電源驅動控制電機  *制衣與洗衣廠的洗熨設備 

10、; *各種采用電機給料型生產線市政  *SCR或IGBT調壓型   照明節電系統  *劇院等的調光系統  *大型電梯與升降機  *音樂噴泉  *景區的纜車、滑雪車、   大型游藝設備等電氣化鐵道及城市軌道交通行業  *380V系統諧波補償，尤其是軌道交通  *電氣化鐵道10kV系統諧波及無功動態補償，尤其是采用電纜供電的場合  *鐵路貨運站的大型起重機類負載石化和天然氣行業 應用場合很多  *采用中低壓變頻與調速的鉆機、潛油泵、風機等  *煉制環節的蒸餾、

11、裂解、催化、加氫、糠醛等生產線（變頻器與UPS），聚酯切片類負載  *焦化翻斗車，等電力行業  *發電廠采用變頻與調速的風機、水泵；各類直流電源，UPS等的諧波補償  *中低壓系統對多個用戶的諧波進行集中治理與補償，應用在變電站，包括住宅或商業小區的變電站。在諧波用戶較多，都不愿意進行諧波補償，而諧波造成的損耗較大，電力系統有節能降耗壓力。  *中低壓系統對無功進行動態補償，應用在變電站鋼鐵行業 應用場合很多  *各類交直交型、交交變頻的軋機，各類輥類負載  *電弧爐，轉爐、氧槍的升降系統，電焊機，壓焊機  *鋼水運送車&#

12、160; *冶金行業（尤其是有色冶金行業）各類整流、電解設備水處理行業  *污水處理設備，臭氧發生設備（日本早期的APF很多用于本場合）水泥行業  *煅燒用的大型轉窯，變頻驅動的風機汽車工業  *電焊機，各類操作與控制電源煙草業  *各類卷煙機造紙業  *造紙機等礦山  *電鏟類負載  *礦井提升機  *各類粉碎機、破碎機、球磨機電壓型SVG的技術實現本裝置采用高速DSP硬件系統，結合大規模可編程邏輯器件FPGA作為主控制器的硬件核心，通過軟件的采樣，判據，邏輯執行等并行執行功能，快速的控制IGBT元件的開通和關斷

13、，從而產生補償電流，輸出端使用平波電抗器，減少PWM變流器產生的高次諧波；系統采用直流側電壓閉環控制來穩定直流側電壓值，補償能量損耗引起的直流側電壓的變化。    如圖1：SVG系統控制原理 SVG原理圖SVG技術特點 三電平變壓器并聯多重化方案 模塊化 冗余化 高可靠性 維護方便SVG單元可以互換，模塊化的SVG可單獨檢修，相互間無影響。 三電平PWM功率單元 輸出電壓諧波含量低 連接電抗器阻抗和體積更小 開關頻率低 功率密度高 功率單元串聯鏈式多重化方案 SVG技術優勢    SVG是目前最為先進的無功補償技術，基于電壓

14、源型變流器的補償裝置實現了無功補償方式質的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關實現無功能量的變換。從技術上講，SVG較傳統的無功補償裝置有如下優勢： 響應速度更快SVG響應時間：5ms。傳統靜補裝置響應時間： 10ms。SVG可在極短的時間之內完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉換，這種無可比擬的響應速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償。 電壓閃變抑制能力更強SVC對電壓閃變的抑制最大可達2：1，SVG對電壓閃變的抑制可以達到5：1，甚至更高。SVC受到響應速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG由于響應速度極快，增大裝置容量可以繼續提高抑制電壓閃變的能力。 運行范圍更寬SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內工作，所以比SVC的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統電壓變低時，S