唐山矿A区无功动态补偿装置SVG浅析

崔晓勇

摘 要：由于该变电站主要担负A区井上下供电任务，整个供电系统功率因数低，不符合国家降能降耗的要求，而且唐山矿开采量增加以及附属设备的增加，用电量也大幅增加。基于此，本文阐述了无功动态补偿装置SVG的技术特点，分析了其节能降耗的原理及技术应用效果，以供参考。

关键词：SVG无功动态补偿；功率因数；节能降耗

中图分类号：TM761 文献标识码：A

近年来，动态无功及谐波补偿装置越来越广泛地应用于电网及电力用户端，用于提高电网电压稳定性、改善用户电能质量并达到节省电能的目的。有源动态无功与谐波补偿装置SVG，可直接接入6kV电压等级母线，为用电负荷提供快速的有源动态无功补偿和谐波滤波，可有效提高电网电压暂态稳定性、抑制母线电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除负荷谐波及提高负荷功率因数。

1.系统设计

在唐山矿A区变电站设计中，根据供电负荷要求以及将来供电系统计划，采用有源动态无功和谐波补偿补偿装置（SVG），补偿容量为0～4MVAR。SVG的基本原理就是利用可关断大功率电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路。通过电抗器或直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

在实际工作中8个功率模块的串联构成了SVG技术的每相装置，这样的串联形成了一定的功率模块，组成换流链接入电网。其中在每相8个功率模块中1个是冗余模块。在工作中系统电气原理如图1所示。

2.技术特点

SVG可以实现动态连续的无功输出调节，因此功率因数可以提高到0.98以上，甚至可以达到1.SVG也具有很多独特的优势优点：

（1）启动冲击小，动态响应速度快。它具有5ms～10ms的快速输出无功特性，而传统的SVC响应时间一般在40ms～60ms。

（2）补偿范围连续，优异的谐波输出特性。SVG输出是完全有源可控，近似正弦波的无功电流。

（3）占地面积小。SVG以IGBT构成的逆变器为核心，无庞大的滤波支路。所以适合于对占地面积要求较高的场合

（4）高效节能。装置效率提高到接近99%。等效运行耗电量大大降低。

3.节能降耗分析

电台安装SVG前后功率因数分别为cosψ1=0.92，cosψ2= 0.98。对于唐山矿而言降低了变压器和电网元件的铜损和铁损。

（1）变压器的损耗率，在有功负荷一定，无功功率缺额时，功率因数就要下降，变压器损耗率（△A%）必然要增大，即：

式中：△P0变压器空载损耗（kW），△Pk负载损耗（kW），Pf实际有功负荷（kW），SN变压器容量，cosψ功率因数。

由上述公式可知：空载损耗大小与功率因数变化无关，负载损耗大小与功率因数的平方成反比，与负荷成正比。当负荷不变时，变压器损耗降低的百分数为

解得△P%=14.1%三台主变总容量为28000kVA，变压器铜损按1.5%计算，损耗为28000kVA×1.5%=420kW，补偿后节省损耗为420kW×14.1%=59kW。电网元件功率损耗降低的百分率，解得△P%=11.9%系统平均有功负荷按变压器容量的70%计算，约为20000kW，补偿前系统的平均效率为95%，则损耗为20000kW×5%=1000kW，降低损耗为10000kW×11.9%=119kW。

（2）线路损耗降低

三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为：

线路长度为10km，线路电阻为0.2373Ω/km（120），则R=2.373Ω，ΔP%=11kW

（3）安装SVG本身消耗的电能主要包括风机和空调，其中系统包括12台2kW风机，2台3kW风机和2台10匹空调。因为1匹=0.735kW，得系统消耗电能功率P=12×2kW+2×3kW+2×10×0.735kW=44.7kW

（4）安装SVG后每年省电量W=（59kW+119kW+11kW

-44.7kW）×24h×365=1264068kWh

结语

结合实践以及通过上述文章的综合阐述分析得知，SVG在具体应用中体现出了较好的经济效益，表现在：对变压器负载和线路的输电能力方面有所提高，降低了电力的损耗，提高了电网的功率因数，同时也抑制了电压的波动。

经过实验比较分析，这种SVG技术在煤矿电网应用中有着十分广阔的前景。在现阶段的煤矿企业应用中大力推广SVG将会起到保障煤矿供配电系统的安全、经济，在电网节能降耗和改善电能质量层面有很大效果。

参考文献

[1]田林静，石新春.MSC+TSC型低压无功补偿装置的实现[J].大功率变流技术，2008（6）：34.

[2]庄文柳.张秀娟.刘文华.静止无功发生器SVG原理及工程应用的若干问题[J].华东电力，2009（8）：23-27.

[3]王兆安，等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，2002.