SVG在水利灌溉变频系统中的应用

周得智

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃白银730400）

1 引言

甘肃省景泰川电力提灌工程（简称景电工程）是跨省区、高扬程、多梯级、大流量的大Ⅱ型提灌工程。设计流量28.6立方米／秒，加大流量33立方米／秒，有泵站43座，装机容量25.97万千瓦；建成干、支、斗渠1391条，共计2422公里，设计灌溉面积97.67万亩，总投资8.56亿元。景电工程经过了40多年的建设和运行，成为建设高扬程提灌工程的典范。

该工程中大量使用了交直流电机，无论是直流还是交流变频电控系统，都有半控或不控的三相变流桥，工作时会给电网注入大量的谐波，并使其功率因数降低，不能达到接入电网的要求，为了达到接入要求，可以采取多种措施。本文提出了配置SVG的方法，能够很好地治理谐波和补偿无功，提高功率因数，供同行参考。

2 SVG简介

静止无功发生器（SVG），英文描述为Static Var Generator，是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置，是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可比拟的优势。SVG采用高性能控制芯片（美国TMS320F28335＋FPGA）和全控型电力电子器件（IGBT），通过实时检测电网中电流，采用改进型SWA算法和智能FFT算法，快速分离出无功电流分量与谐波电流分量，并产生控制指令，将大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网中，实现瞬时补偿无功，消除谐波。原理框图如图1所示。

图1 原理框图

3 设计要点

3.1 容量的选取

水利灌溉电网的功率因数通常较低，谐波含量较大，根据理论计算，参考实测数据，通常按接入网电变压器约65%的容量作为选取SVG容量的标准。

3.2 散热要求

SVG装置的发热主要有两部分：三相逆变桥的IGBT发热和并网侧LCL滤波器的发热。产生的热量会使整机温度快速上升，超过温度阈值，甚至发生炸机。因此，为了保证其可靠工作，应采取有效的散热措施。例如，配置工业空调、设置专用的通风道等。

3.3 接入位置

SVG补偿的指令来自于检测的数据，因此检测位置的正确选取会影响补偿效果。对于有多个接入点的系统，需要设法将这些点汇合，然后在汇合点处进行检测；对于只有一个接入点的系统，只需要在其接入点上检测。图2所示为SVG接入点示意图。

图2 接入位置示意图

4 配置要点

根据补偿的要求，SVG既可以集中补偿也可以就地补偿，需要注意以下几点。

（1）SVG要能手动接入，故障时自动退出；

（2）应具有多种保护功能，如直流母线过压、模块过温、故障、过流等保护；

（3）专用冷却风道，且保证进风温度不高于30℃；

（4）按技术手册规定的要求安装、连线。

5 应用效果

2015年，根据用户的要求，对某泵站变电所进行补偿，电网进线电压为10kV，变压器容量为3150kVA。按照计算配套了SVG装置，单独成套，容量为2000kVar，在低压侧进行补偿。2015年1月投入使用，测试数据如表1所示。图3、图4所示分别为补偿前、后的数据图。

图3 SVG补偿前数据图

图4 SVG补偿后数据图

表1 SVG补偿前后测试数据

由测试数据可见，补偿效果显著。

6 结论

原电力工业部于1998年也颁发了《电网电能质量技术监督管理的规定》，其中第五条指出，因电网或用户用电原因引起的电能质量不符合国家标准时，按“谁干扰，谁污染，谁治理”的原则及时处理，并贯穿于电网及用电设施设计、建设和生产的全过程。因此，随着变频器的普遍应用，由此产生的谐波和无功对电能质量的影响越来越严重，在设计中应针对不同形式的变频器采用适当的补偿措施，这对提高电网质量是非常必要的。

SVG的价格虽然比MCS、TSC高，但其能够有效治理电网谐波，补偿功率因数，不会与系统发生谐振，也不会出现过补或欠补的现象，且SVG体积小、稳定性高、维护量小、动态响应快，特别适合提灌工作的特点，因此具有良好的经济和社会效益，值得推广应用。