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【摘 要】 本文就高压动态无功补偿的工作原理进行简要阐述，对其在工作中的特点及技术要求进行阐述。
【关键词】 高压；动态；无功补偿；应用
一、前言
在电力系统中高压动态无功补偿有着重要的应用，在不同的使用条件下有着不同的技术要求，本文就混合型SVG高压动态无功补偿的应用进行阐述分析。
二、高压动态无功补偿综述
当今应用于电力系统及工业负荷中的高压动态无功补偿装置，有相当数量是采用开关投切电容器组的形式，其中所采用的投切开关极为关键，它关系整个装置的运行性能。目前投切开关多采用真空接触器和晶闸管型电子开关两种形式，真空接触器具有成本较低，导通电阻小的优点，但也存在合闸时动作延时大、易产生涌流、分闸时易重燃产生过电压、不可频繁操作等缺点。所以此类开关不适用于补偿无功变化快速的负荷。而晶闸管电子开关具有动作迅速、合闸无涌流、分闸无拉弧及适用于频繁操作的优点。但由于其单管耐压较低所以在高压系统中应用受到很大限制，10kV以上系统中需多只晶闸管串联使用，导致其需要复杂的动、静态均压、可控硅同步触发和故障保护电路使系统复杂可靠性变差。并且设计时均须预留一定的裕量导致成本很高难以广泛应用。针对以上问题本文设计了一种兼顾常规机械开关和晶闸管电子开关二者优点且价格适中的高压投切开关。该开关利用晶闸管通、断变压器副边电流控制变压器等效阻抗并利用变压器短时过载运行以减小容量的方式来实现动态投切过程，利用真空接触器实现稳态导通，具有合闸迅速无涌流，分闸无拉弧，通态电阻低，响应速度较快，性价比高等优点，在电气化铁路、港口等领域具有广阔的应用前景。
三、混合型SVG介绍
无功补偿装置种类很多，包括：同步调相、并联电容器、SVC（静止式无功补偿装置）、SVG、STATCOM等，下面就山东黄金集团下属某金矿使用的混合型SVG做简单介绍。
1、混合型SVG概述
混合型SVG（高压动态无功综合补偿装置）是将有源补偿与自动补偿相结合的一种新型补偿方式，其中有源补偿部分为SVG，无源滤波补偿部分为真空接触器投切补偿电容器组（HVC）结构。混合型SVG由控制柜、HVC电容柜、H.SVG柜三部分组成，采用IGBT功率模块来搭建整流和逆变器，组成动态无功发生电源，对系统负荷实现连续调节和双向补偿，将功率因数控制在0.95～1.0
该无功补偿装置优点：
（1）输出标准正弦波电流，自身不产生谐波，具有无功和谐波综合补偿功能。
（2）没有跳跃阶梯式分组补偿，实现动态、双向无功功率连续调节，补偿系统中的感性无功及容性无功，稳定系统电压。
（3）动态特性好，对系统电流、电压进行实时跟踪，响应快速，适用负荷频繁变化的场合。
（4）不使用电抗器、电容器进行无功补偿，不会因系统运行模式改变、参数变化与系统发生井联或串联谐振。
（5）保护功能齐全，拥有过流、过压、欠压、过温、缺相、IGBT管故障、直流过压等多种保护报警功能，能保存并查询历史故障信息。
（6）配有氧化锌避雷器保护功率模块，能有效防止操作过电压。
2、基本原理
电流在电容元件中做功时，电流相位超前电压相位90°角，而电流在电感元件中做功时，电流相位滞后电压相位90°角。在同一电路中，电容电流与电感电流方向相反，相差180°。在电路中有比例地安装电容、电感元件，使两者的电流相互抵消，电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。
HVC高压无功补偿装置：根据电网电压和功率因数的实际运行水平，自动投入最佳容量的电容器和调节有载调压变压器分接头，从而实现对系统电压和无功的综合调控，功率因数可控制在0.9以上，由于投切固定容量电容器的原因，对系统补偿效果不连续，容易出现欠补或过补现象。
SVG（Static Var Generator）静止无功发生器，是利用自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，根据无功需求动态调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制桥式电路交流侧电流，来满足电路对无功电流发出或者吸收的要求，实现动态无功补偿。适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。SVG的响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量小，更为重要的是，在电压较低时SVG仍可向系统输入较大的无功电流。HVC采用真空接触器自动控制、投切补偿电容器的模式，控制及结构都比较简单，响应较慢，不能频繁投切，而且分组与分组之间级差较大，补偿精度差。H.SVG动态无功连续补偿装置能做到感性、容性无功功率的连续、双向、快速实时跟踪补偿，是各种无功补偿装置的最佳选择。但SVG做到2000Kva：以上的大容量，SVG的设备一次投资将大大增加，性价比下降，混合型SVG解决了这一问题，它将SVG与HVC组合在一起，发挥各自的优势，具有连续补偿的功效，装置中的H.SVG的容量只要做到HVC电容量的1/2-l/3，充分发挥H.SVG能连续、双向补偿的特点，装置既能完成从范围内的动态连续补偿，又节约了设备的投资成木，实现了更好的补偿效果。
四、应用特点及范围
移动式高压动态无功补偿装置适用于额定电压为6kV/10kV，额定频率为50Hz，容量为5、10、15、20Mvar及以下供配电系统。如中低压配网变电站、大型工矿企业变电站等供用电场所。移动式高压动态无功补偿装置相当于一个浓缩的、可移动的高压动态无功補偿装置，集成一、二次设备及辅助设备于一体，且能独立完成6kV/10kV电压等级的无功补偿与电能质量治理，同时配合一定容量的升压变，可对35kV以上电压等级进行无功补偿。
1、可作为节能试验测试设备应用 由于高压动态装置造价高、投资大。当作为一种节能设备时，用户不愿投资建设，且对节能效果持怀疑态度，使用移动式高压动态装置可解决这一难题。例如，节能公司在开展无功补偿项目与用户洽谈时，因用户对无功补偿了解不多，对实际效果产生持怀疑。使用移动式高压动态无功补偿装置，可很好解决这一问题。根据用户现场实际情况，选择合适的配置，将移动式高压动态无功补偿装置让用户试用一段时间，使之感受到无功补偿带来的节能效果，才会对推动节能项目有极大帮助作用。当项目节能效果显著时，用户会积极主动选择节能改造。由于已经使用了移动式高压动态装置，因此在定制后期改造方案时，可根据实测数据进行改造，以降低后期改造成本，并对发现的问题进行改进。
2、对离大电网较远的临时大功率电源提供就地无功平衡
由于固定式高压动态无功补偿装置必须有一定的基础建设才能使用，使用一段时间后，进行拆卸会损伤设备和重新购置辅助材料，一般很难重复使用，且重复使用成本过高。因此，针对一些需要提供大功率临时电力施工电源、偏远小型采矿设备、地点变化频繁的施工、采矿等，移动式高压动态装置能有效解决无功就地平衡问題，并且可多次重复使用。例如，铁路施工、石油开采、小储量矿产品开采等都可以应用。
3、可在区域电网内灵活调配无功补偿设备
近期，国家电网公司承诺，对于6MW以下分布式光伏发电，未来可提供免费接入服务。未来几年，接入城市和农村中低压配网的分布式光伏发电装机容量会快速增长，中低压配网无功缺口也会快速增长。因此，电网企业必须不断优化电网无功配置，对无功补偿装置进行增容改造，合理配备移动式高压动态装置，可大规模降低基建工作量，节约大量资金。
五、技术特点
1、快速动态补偿无功功率。能快速跟踪、动态跟踪电网电压变化及负载变化，使系统功率因数达到恒定值，节能效果显著。在系统电压变化时，SVG不受电压影响，能够根据变化情况动态调节无功输出，同时可根据用户需求自行设定。
2、有源滤除谐波。能滤除电网变化的各次谐波，净化电网，使补偿后电压畸变率<2%、电流畸变率<3%，达到国家标准。
3、抑制电压波动与闪变。SVG响应时间小于1ms，能够快速补偿大功率负载启停或负荷剧烈波动时的冲击性负荷，能有效抑制电压波动和闪变，电压闪变抑制比达到5∶1。
4、补偿三相不平衡。SVG能够快速地补偿由于负载不平衡所产生的负序电流，可将三相不平衡度校正到≤2%。
5、提高系统电压稳定性。SVG优越的无功补偿能力，可减小线路电压降落，有效提高煤矿井下长距离供电线路末端的电压稳定性。
6、成套装置能在电源电压±20%波动范围内可靠运行，且不影响补偿效果。
7、具有和上位机通讯的标准化接口，同时具备与变电站综合自动化联网的功能，开关柜的合闸、分闸及状态监控在后台保护上实现。
8、采用液晶触摸显示器，具有友好人机界面，数据保存6个月以上。
9、当各类保护动作或监视的状态发生变化时，能自动记录事件发生的类型、事件按顺序记录。动作次数可永久保存，即使掉电也不丢失。
六、结束语
我们要深入了解混合型SVG高压动态无功补偿的工作原理，这样才能进一步对其进行使用。
参考文献：
[1]李晓露，段献忠，何仰赞.不平衡系统中ASVG动态建模研究[J]援中国电机工程学报，2011，19（9）：76-80
[2]陈栋.SVC与STATCOM联合运行协调控制设计与仿真[J].电力系统&动化，2011，32（19）：76-80.
【关键词】 高压；动态；无功补偿；应用
一、前言
在电力系统中高压动态无功补偿有着重要的应用，在不同的使用条件下有着不同的技术要求，本文就混合型SVG高压动态无功补偿的应用进行阐述分析。
二、高压动态无功补偿综述
当今应用于电力系统及工业负荷中的高压动态无功补偿装置，有相当数量是采用开关投切电容器组的形式，其中所采用的投切开关极为关键，它关系整个装置的运行性能。目前投切开关多采用真空接触器和晶闸管型电子开关两种形式，真空接触器具有成本较低，导通电阻小的优点，但也存在合闸时动作延时大、易产生涌流、分闸时易重燃产生过电压、不可频繁操作等缺点。所以此类开关不适用于补偿无功变化快速的负荷。而晶闸管电子开关具有动作迅速、合闸无涌流、分闸无拉弧及适用于频繁操作的优点。但由于其单管耐压较低所以在高压系统中应用受到很大限制，10kV以上系统中需多只晶闸管串联使用，导致其需要复杂的动、静态均压、可控硅同步触发和故障保护电路使系统复杂可靠性变差。并且设计时均须预留一定的裕量导致成本很高难以广泛应用。针对以上问题本文设计了一种兼顾常规机械开关和晶闸管电子开关二者优点且价格适中的高压投切开关。该开关利用晶闸管通、断变压器副边电流控制变压器等效阻抗并利用变压器短时过载运行以减小容量的方式来实现动态投切过程，利用真空接触器实现稳态导通，具有合闸迅速无涌流，分闸无拉弧，通态电阻低，响应速度较快，性价比高等优点，在电气化铁路、港口等领域具有广阔的应用前景。
三、混合型SVG介绍
无功补偿装置种类很多，包括：同步调相、并联电容器、SVC（静止式无功补偿装置）、SVG、STATCOM等，下面就山东黄金集团下属某金矿使用的混合型SVG做简单介绍。
1、混合型SVG概述
混合型SVG（高压动态无功综合补偿装置）是将有源补偿与自动补偿相结合的一种新型补偿方式，其中有源补偿部分为SVG，无源滤波补偿部分为真空接触器投切补偿电容器组（HVC）结构。混合型SVG由控制柜、HVC电容柜、H.SVG柜三部分组成，采用IGBT功率模块来搭建整流和逆变器，组成动态无功发生电源，对系统负荷实现连续调节和双向补偿，将功率因数控制在0.95～1.0
该无功补偿装置优点：
（1）输出标准正弦波电流，自身不产生谐波，具有无功和谐波综合补偿功能。
（2）没有跳跃阶梯式分组补偿，实现动态、双向无功功率连续调节，补偿系统中的感性无功及容性无功，稳定系统电压。
（3）动态特性好，对系统电流、电压进行实时跟踪，响应快速，适用负荷频繁变化的场合。
（4）不使用电抗器、电容器进行无功补偿，不会因系统运行模式改变、参数变化与系统发生井联或串联谐振。
（5）保护功能齐全，拥有过流、过压、欠压、过温、缺相、IGBT管故障、直流过压等多种保护报警功能，能保存并查询历史故障信息。
（6）配有氧化锌避雷器保护功率模块，能有效防止操作过电压。
2、基本原理
电流在电容元件中做功时，电流相位超前电压相位90°角，而电流在电感元件中做功时，电流相位滞后电压相位90°角。在同一电路中，电容电流与电感电流方向相反，相差180°。在电路中有比例地安装电容、电感元件，使两者的电流相互抵消，电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。
HVC高压无功补偿装置：根据电网电压和功率因数的实际运行水平，自动投入最佳容量的电容器和调节有载调压变压器分接头，从而实现对系统电压和无功的综合调控，功率因数可控制在0.9以上，由于投切固定容量电容器的原因，对系统补偿效果不连续，容易出现欠补或过补现象。
SVG（Static Var Generator）静止无功发生器，是利用自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，根据无功需求动态调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制桥式电路交流侧电流，来满足电路对无功电流发出或者吸收的要求，实现动态无功补偿。适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。SVG的响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量小，更为重要的是，在电压较低时SVG仍可向系统输入较大的无功电流。HVC采用真空接触器自动控制、投切补偿电容器的模式，控制及结构都比较简单，响应较慢，不能频繁投切，而且分组与分组之间级差较大，补偿精度差。H.SVG动态无功连续补偿装置能做到感性、容性无功功率的连续、双向、快速实时跟踪补偿，是各种无功补偿装置的最佳选择。但SVG做到2000Kva：以上的大容量，SVG的设备一次投资将大大增加，性价比下降，混合型SVG解决了这一问题，它将SVG与HVC组合在一起，发挥各自的优势，具有连续补偿的功效，装置中的H.SVG的容量只要做到HVC电容量的1/2-l/3，充分发挥H.SVG能连续、双向补偿的特点，装置既能完成从范围内的动态连续补偿，又节约了设备的投资成木，实现了更好的补偿效果。
四、应用特点及范围
移动式高压动态无功补偿装置适用于额定电压为6kV/10kV，额定频率为50Hz，容量为5、10、15、20Mvar及以下供配电系统。如中低压配网变电站、大型工矿企业变电站等供用电场所。移动式高压动态无功补偿装置相当于一个浓缩的、可移动的高压动态无功補偿装置，集成一、二次设备及辅助设备于一体，且能独立完成6kV/10kV电压等级的无功补偿与电能质量治理，同时配合一定容量的升压变，可对35kV以上电压等级进行无功补偿。
1、可作为节能试验测试设备应用 由于高压动态装置造价高、投资大。当作为一种节能设备时，用户不愿投资建设，且对节能效果持怀疑态度，使用移动式高压动态装置可解决这一难题。例如，节能公司在开展无功补偿项目与用户洽谈时，因用户对无功补偿了解不多，对实际效果产生持怀疑。使用移动式高压动态无功补偿装置，可很好解决这一问题。根据用户现场实际情况，选择合适的配置，将移动式高压动态无功补偿装置让用户试用一段时间，使之感受到无功补偿带来的节能效果，才会对推动节能项目有极大帮助作用。当项目节能效果显著时，用户会积极主动选择节能改造。由于已经使用了移动式高压动态装置，因此在定制后期改造方案时，可根据实测数据进行改造，以降低后期改造成本，并对发现的问题进行改进。
2、对离大电网较远的临时大功率电源提供就地无功平衡
由于固定式高压动态无功补偿装置必须有一定的基础建设才能使用，使用一段时间后，进行拆卸会损伤设备和重新购置辅助材料，一般很难重复使用，且重复使用成本过高。因此，针对一些需要提供大功率临时电力施工电源、偏远小型采矿设备、地点变化频繁的施工、采矿等，移动式高压动态装置能有效解决无功就地平衡问題，并且可多次重复使用。例如，铁路施工、石油开采、小储量矿产品开采等都可以应用。
3、可在区域电网内灵活调配无功补偿设备
近期，国家电网公司承诺，对于6MW以下分布式光伏发电，未来可提供免费接入服务。未来几年，接入城市和农村中低压配网的分布式光伏发电装机容量会快速增长，中低压配网无功缺口也会快速增长。因此，电网企业必须不断优化电网无功配置，对无功补偿装置进行增容改造，合理配备移动式高压动态装置，可大规模降低基建工作量，节约大量资金。
五、技术特点
1、快速动态补偿无功功率。能快速跟踪、动态跟踪电网电压变化及负载变化，使系统功率因数达到恒定值，节能效果显著。在系统电压变化时，SVG不受电压影响，能够根据变化情况动态调节无功输出，同时可根据用户需求自行设定。
2、有源滤除谐波。能滤除电网变化的各次谐波，净化电网，使补偿后电压畸变率<2%、电流畸变率<3%，达到国家标准。
3、抑制电压波动与闪变。SVG响应时间小于1ms，能够快速补偿大功率负载启停或负荷剧烈波动时的冲击性负荷，能有效抑制电压波动和闪变，电压闪变抑制比达到5∶1。
4、补偿三相不平衡。SVG能够快速地补偿由于负载不平衡所产生的负序电流，可将三相不平衡度校正到≤2%。
5、提高系统电压稳定性。SVG优越的无功补偿能力，可减小线路电压降落，有效提高煤矿井下长距离供电线路末端的电压稳定性。
6、成套装置能在电源电压±20%波动范围内可靠运行，且不影响补偿效果。
7、具有和上位机通讯的标准化接口，同时具备与变电站综合自动化联网的功能，开关柜的合闸、分闸及状态监控在后台保护上实现。
8、采用液晶触摸显示器，具有友好人机界面，数据保存6个月以上。
9、当各类保护动作或监视的状态发生变化时，能自动记录事件发生的类型、事件按顺序记录。动作次数可永久保存，即使掉电也不丢失。
六、结束语
我们要深入了解混合型SVG高压动态无功补偿的工作原理，这样才能进一步对其进行使用。
参考文献：
[1]李晓露，段献忠，何仰赞.不平衡系统中ASVG动态建模研究[J]援中国电机工程学报，2011，19（9）：76-80
[2]陈栋.SVC与STATCOM联合运行协调控制设计与仿真[J].电力系统&动化，2011，32（19）：76-80.