静止无功发生器（SVG ）在低压系统的应用

连建齐

摘要：我公司大量的大功率电机及整流负载，同时冲击性负载及变频设备（整流变频单元的存在）会导致无功变化快和电压波动大，从而导致功率因数较低，无功变化较快，对 3150kVA 配变系统的功率情况、谐波电流及畸变率进行详细的测量并改造。

关键词：静止无功发生器（SVG）；功率因数；电能质量；

1. 我公司配电系统运行现状及问题

2016年我公司新建制酸项目，主变采用S11-3150-10/0.4一台，传统电容器补偿； 2017年年底投运，经半年试运，我们发现系统功率因数不达标，受到电业部门罚款，部分设备偶尔不明原因停车，部分电机额定电流的情况下温升过高现象等；

2、现场测试方案及结果

根据出现的问题，我们对整个供电系统进行了梳理，发现系统中存在较大功率电解整流器件，部分较大功率电机生产负荷变动较大，经过分析，我们认为可能是系统功率因数不稳及电能质量存在问题，决定外委对公司3150kVA低压配电系统进行电能质量测试。

2.1 详细测试方案

测试对象： 3150kVA变压器低压侧出线电压和采样电流 ；

测试工具：elspec G4000 电能质量监测仪、笔记本电脑；

测试内容：电压、电流、有功容量、无功容量、功率因数、谐波电压、谐波电流、谐波畸变率、三相不平衡等相关的电能质量参数；

2.2存在问题汇总

3.4.1根据数据分析系统的功率因数非常低，且短时间无功变化非常大，最低低至 0.2，最高0.5，大部分为感性无功及冲击性负载，有一小部分容性无功存在，传统无功补偿不能满足补偿要求，需要进行新型补偿方式治理。

3.4.2根据数据可以看到在测试时间阶段总的电流畸变率为4.7%左右，电压畸变率为6.7%左右，超过国标要求，对供配电系统的安全稳定运行存在危险隐患。

2.3 解决方案

采用静止无功发生器（SVG）进行无功补偿，解决传统电容柜无法补偿感性无功的问题；传统LC无功补偿只能补偿容性无功，响应速度慢，且不能解决其他电能质量问题。减小由无功、电压畸变引起的线路（包括电缆、变压器及用电设备）损耗。其响应速度快，线性输出好，并且不会与系统发生谐振，能够有效的解决上述电能质量问题.

3、静止无功发生器（SVG）基本工作原理及优点

3.1 静止无功发生器（SVG）基本工作原理

静止无功发生器是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，它能对变化的无功进行快速和连续的补偿，可克服LC补偿器等传统的无功补偿装置响应速度慢、补偿效果不能精确控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点。其基本原理是指将H桥级式变流电路通过电抗器直接并联在电网上，适当地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，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿。如图 1所示。

图 1 静止无功发生器（SVG） 原理框图

图 2 为静止无功发生器（SVG）单相等效原理图，将系统看作一个电压源，静止无功发生器（SVG）可以看作一个可控电压源，连接电抗器可以等效成一个线形阻抗元件。下表给出了静止无功发生器（SVG）三种运行模式的原理说明。

图 2 SVG单相等效原理图

3.2静止无功发生器（SVG）优点

3.1.采用光电隔离技术，实现一次系统与二次系统的电气隔离，解决干扰问题，做到了高可靠性和控制性;

3.2.主电路采用IGBT组成的H桥功率单元级联作逆变主电路的结构形式，输出由阶梯正弦PWM波形叠加而成。

3.2.功率电路模块化设计，维护简单，互换性好;

3.4.实时跟踪电网电流的变化，对电网无功功率实现动态无级补偿;

3.5.投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无电弧重燃，无需放电即可再投;

3.6.保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、过热等保护，运行可靠性高;

3.7.人机界面友好显示，控制器实现全数字化，并且与信息中心通讯，实现后台监控;

4、应用效果分析

4.1 我公司与 2018年年底安装静止无功发生器（SVG），经一年运行，功率因数提高到0.98以上，不但解决了供电公司因功率因数不满足要求遭处罚的问题， 2019年还获得奖励电费6万多元，同比每年节约9万多元；

4.2通过运行前后波形对比发现系统电压畸变率和系统电流畸变率减小，降低至满足国家标准范围，原来部分电机过热的问题得到解决，静止无功发生器（SVG）投运后没有出现设备不明原因停车现象。

5、结束语

电能质量的好坏直接关系到企业的安全生产和发展，在的生产安全和经济效益方面具有重要的意义，在企业电力管理中具有越来越重要的地位。随着企业系统电网电能质量的日益恶化，及时对电网运行情况进行实时的监控，并对企业电能质量数据进行定期的分析和评估，是能够增强供电系统稳定性及设备的抗干扰性，是企业安全生产和节能降耗的关键设备，对促进企业节能减排、提高经济效益具有至关重要的作用。

参考文献：

1. 西安爱科赛博电气股份有限公司 静止无功发生器用户手册.

2. 赵新卫.中低压电网无功补偿实用技术[M].电子工业出版社.2011

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