安科瑞 劉芳 咨詢家：acrel-js

一、電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的作用、發(fā)展階段及應(yīng)用與局限

無功補(bǔ)償裝置是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其核心作用在于提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，進(jìn)而提高輸電、變電設(shè)備的利用率，優(yōu)化用電效率并降低用電成本；此外，在長距離輸電線路的適宜位置加裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，還能改善輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升輸電能力，同時(shí)穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)電壓。

無功補(bǔ)償設(shè)備的發(fā)展歷經(jīng)多階段演進(jìn)：早期以同步調(diào)相機(jī)為典型代表，但其體積龐大、造價(jià)高昂，目前已逐步被淘汰；第二階段主流方式為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，該方式成本低、易安裝，但受系統(tǒng)可能存在的諧波等電能質(zhì)量問題制約，純電容補(bǔ)償形式已逐漸少見。

當(dāng)前，串聯(lián)電抗器與電容器組合的補(bǔ)償裝置，是提高功率因數(shù)的主流應(yīng)用方案。若用戶系統(tǒng)為連續(xù)性生產(chǎn)、負(fù)荷變化率較低，通常建議采用 FC 固定補(bǔ)償方式，也可選用接觸器控制的分步投切自動(dòng)補(bǔ)償方式，這兩種方案在中壓、低壓供配電系統(tǒng)中均適用。

當(dāng)系統(tǒng)存在負(fù)荷變化快或沖擊性負(fù)荷（如橡膠行業(yè)的密煉機(jī)）時(shí)，需實(shí)現(xiàn)無功快速補(bǔ)償。然而，常規(guī)無功自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)所用的電容器，從電網(wǎng)斷開退出后，兩極間會殘留不可預(yù)知的電壓，需經(jīng) 1-3 分鐘放電 —— 待殘壓通過電容器內(nèi)部放電電阻降至 50V 以下，才能再次投入電網(wǎng)，導(dǎo)致其無法滿足快速響應(yīng)需求；此外，若系統(tǒng)含大量諧波，由電容器串聯(lián)電抗器構(gòu)成的 LC 調(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置，需投入大容量設(shè)備以保障電容器安全，但這也可能引發(fā)系統(tǒng)過度補(bǔ)償，最終使系統(tǒng)呈容性狀態(tài)。

二、靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）

于是，靜止無功補(bǔ)償裝置：(SVC---Static Var Compensator) 誕生了，其典型的SVC代表是由TCR (Thyristor Controlled Reactor) + FC(Fixed Capacitor）組成的，即晶閘管控制電抗器+固定電容器組（通常需要串聯(lián)一定比例的電抗器），靜止無功補(bǔ)償裝置的重要性是它能夠通過調(diào)節(jié)TCR中晶閘管的觸發(fā)延遲角來連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無功功率；SVC這種補(bǔ)償形式目前主要在中高壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用，對于負(fù)載容量大、諧波問題嚴(yán)重、沖擊性負(fù)荷、負(fù)載變化率高的場合特別適用，例如鋼廠、橡膠、有色冶金、金屬加工、高鐵等。

三、靜止無功發(fā)生器（SVG）

目前隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是IGBT器件的出現(xiàn)和控制技術(shù)的提高，另外一種有別于傳統(tǒng)的以電容器、電抗器為基礎(chǔ)元器件的無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，就是SVG (Static Var Generator) ，即靜止無功發(fā)生器，它通過PWM脈寬調(diào)制控制技術(shù)，使其發(fā)出無功功率，呈容性；或者吸收無功功率，呈感性。SVG由于沒有大量使用電容器，而是采用橋式變流電路多電平技術(shù)或PWM技術(shù)來進(jìn)行處理，所以不需要使用時(shí)對系統(tǒng)中的阻抗進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，相較于SVC，SVG還有體積小、能更加快速的連續(xù)動(dòng)態(tài)平滑的調(diào)節(jié)無功功率的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可容性感性雙向補(bǔ)償。

四、SVG與SVC無功補(bǔ)償裝置的對比分析

1.工作原理：SVC 為動(dòng)態(tài)無功源，電容器組常以濾波器組接入電網(wǎng)提供無功，多余容性無功由可控硅閥組控制的并聯(lián)電抗器吸收，通過調(diào)整可控硅觸發(fā)相角改變電抗器電流，穩(wěn)定電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓；SVG 以大功率電壓型逆變器為核心，通過調(diào)節(jié)輸出電壓或交流側(cè)電流的幅值與相位，快速吸收或發(fā)出無功，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

2.響應(yīng)速度：SVC 響應(yīng)速度通常 20—40ms，SVG≤5ms，后者緩解電壓波動(dòng)、閃變效果更優(yōu)，相同補(bǔ)償容量下表現(xiàn)至佳。

3.低電壓特性：SVG 為電流源特性，輸出容量受母線電壓影響小，輸出無功電流與電壓無關(guān)（可視為可控恒流源），電壓降低時(shí)仍能輸出額定無功電流，具備過載能力；SVC 為阻抗型特性，輸出容量隨母線電壓降低同比下降，無過載能力。

4.運(yùn)行安全性：SVC 以可控硅調(diào)電抗 + 多組電容為核心，易發(fā)生諧振放大現(xiàn)象引發(fā)安全事故，電壓波動(dòng)時(shí)補(bǔ)償效果受影響大、運(yùn)行損耗高；SVG 配套電容無需濾波器組，無諧振問題，作為 IGBT 構(gòu)成的有源電流源裝置，安全性大幅提升。

5.諧波特性：SVC 受系統(tǒng)諧波影響大且自身產(chǎn)諧波，需配套濾波器組濾除；SVG 采用三電平單相橋技術(shù)（單相輸出 5 電平電壓波形）及載波移相脈沖調(diào)制，受諧波影響小且能緩解系統(tǒng)諧波，通過多重化、多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)，大幅降低補(bǔ)償電流諧波含量。

6.占地面積：相同補(bǔ)償容量下，SVG 占地面積比 SVC 減少 1/2—2/3。因 SVG 所用電抗器、電容更少，體積縮?。籗VC 電抗器體積大且需預(yù)留安裝間隔，整體占地廣。

五、安科瑞靜止無功發(fā)生器（SVG）產(chǎn)品

①ANSVG靜止無功發(fā)生器

1.產(chǎn)品概述

靜止無功發(fā)生器是一種用于補(bǔ)償無功、諧波治理以及不平衡調(diào)節(jié)的新型電力電子裝置。其基本原理為：檢測補(bǔ)償對象的電壓、電流信號，計(jì)算提取無功分量或諧波分量，并生成相應(yīng)的指令信號，通過驅(qū)動(dòng)變流器模塊的輸出，產(chǎn)生一個(gè)與系統(tǒng)無功、諧波電流幅值相等、相位相反的補(bǔ)償電流，從而抵消線路中的無功分量或諧波分量，達(dá)到無功補(bǔ)償或諧波治理的目的。其應(yīng)用可克服 LC 補(bǔ)償器等傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢、補(bǔ)償效果不能準(zhǔn)確控制等缺

2.產(chǎn)品選型

3.技術(shù)參數(shù)

4.尺寸及示意圖

② ANSVG-G-A混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置

1.產(chǎn)品概述

混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置是一種用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。其基本原理是指將三相橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值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)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?，同時(shí)這個(gè)模塊可以在容量滿足的情況下補(bǔ)償多次諧波。

2. 產(chǎn)品型號

3.技術(shù)參數(shù)

4.產(chǎn)品尺寸及示意圖

六、總結(jié)

綜上所述，SVG無功補(bǔ)償裝置具有響應(yīng)速度快、諧波含量少、無功調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以大大改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，目前已成為無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向。

審核編輯 黃宇