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摘要:近年来，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，改善用户电网质量并达到节省电能的目的。本文阐述了台达SVG在某厂备料车间的应用，投入SVG设备后，功率因数、电流电压畸变率得到很好改善。
关键词:台达;SVG;电网质量;功率因数
中图分类号： F407.6文献标识码： A
Delta SVG Applications In Factory Stock Preparation Plant
ZENG Yan-hua
Shanghai Yuneng Automation Technology Co.,Ltd,Nanchang,Jiangxi 330029,China
Abstract In recent years, reactive and harmonic compensation devices are becoming widely used in electric power grids and clients used to improve the stability of the grid voltage, power quality and improve the user to save energy purposes. This paper describes Delta SVG applications in factory stock preparation plant, put into SVG device, power factor, current and voltage distortion rate is well improved..
Keywords Delta;SVG;Power Quality;Power Factor
概述
随着基于计算机系统的的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，大量非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏。其中出现在工业企业某些工段显著的一些问题是功率因数低、谐波分量高等问题。本文介绍一家冶金知名企业，其中备料车间电能质量治理情况。备料车间主要负责公司原料及中间物料的中转与分配，用到了大量的航车系统，造成以下两个主要问题：
航车在工作中因为不断加料卸料、上升下降，造成电网波动严重；
航车系统未使用变频调速系统，工作过程中功率因素严重偏低。
有源无功补偿器（SVG）的原理介绍
有源无功补偿器SVG是第三代先进的静止无功发生器的全面升级换代产品，它代表了电力领域里无功补偿、电压稳压、三相平衡、振荡阻尼、抗瞬变、低电压穿越等电能质量控制、改善、提高的最新技术。
有源无功补偿器（Static Var Generator以下简称SVG）是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功进行快速和连续的补偿，其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、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。其基本原理是将全控IGBT桥式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和谐波电流，实现动态无功补偿和谐波抑制的目的。原理图见图1。
图1 有源无功补偿器基本原理
测试数据分析
在项目评估阶段，台达技术人员对该厂备料车间进行了测试，从电能质量测试数据发现以下问题：
备料车间工作过程中功率因数偏低，其波动范围在0.6～0.89之间，如图2；
图2 航车系统用电功率因数波动曲线图
备料车间大量的无功波动与线路寄生感抗一起，造成工作航车电压波动范围在11V左右，重载时的电压下降导致航车设备工作效率低，如图3；
图3 航车系统工作过程电压波动曲线图
3）航车工作过程中，所消耗的无功波动速度非常快，变化时间在mS范围内，传统无功补偿电容组跟踪周期一般为40S，无法跟踪航车系统进行无功补偿。
系统存在的风险
根据以上测试数据可以看到该厂备料车间航车系统因为使用几台大功率的航车系统造成用电电压波动严重系统、功率因数偏低，根据负载和数据对比分析，存在的风险表现为：
1）严重波动的电压，航车系统加载时系统有功突增，无功功率也同时猛增，造成电压降落严重，航车电机转矩急剧下降，严重降低生产效率；
2）过低的功率因数表现出来系统中的无功电流非常大，所以变压器、铜牌、断路器等关键电气元件上流过大量的无功电流，造成电气元件发热严重；
3）过低的无功功率存在于电力系统中，大量无功电流进入中压系统，拉低中压系统功率因数，存在被供电公司罚款的隐患。
治理方案及效果
1）无功功率分析
变压器额定容量为630KVA，额定电压400V，系统最大电流950A左右，考虑目标功率因数在0.95以上，系统所需无功为300Kvar;
2)主动力电缆接入行车系统供电现场总配电柜，如图4；
图4 备料车间航车系统无功补偿装置系统接入图
设备投入前后的数据及波形对比图见图5；
SVG补偿前 SVG投入后
补偿前系统数据 补偿后系统数据
补偿前电压波形 补偿后电压波形
补偿前电流波形 补偿后电流波形
补偿前电压畸变率 补偿后电压畸变率
补偿前电流畸变率 补偿后电流畸变率
补偿前功率数据 补偿后功率数据
补偿前各次谐波电流值：
补偿后各次谐波电流值：
结论 补偿后电流谐波畸变率从14.6%下降至4.8%，系统中谐波含量基本消除，功率因数从0.89提升到0.95，达到了良好的无功功率补偿效果。
图5 SVG投入前后数据及波形对比图
6.结束语
该厂备料车间航车系统自投入SVG设备以后，功率因数稳定提高在0.95以上，没有出现过补偿現象；航车系统供电电压低压总进线电流降低20%以上，变压器、母线等电气设备发热大幅降低；系统电压稳定，极大地提高系统工作效率。设备投运1年以来，运行状况良好，长期免维护。
参 考 文 献:
[1]台达工业自动化.SVG有源无功补偿器系统手册[M].
[2]贺益康.电力电子技术 [M].北京：科学出版社，2010.
关键词:台达;SVG;电网质量;功率因数
中图分类号： F407.6文献标识码： A
Delta SVG Applications In Factory Stock Preparation Plant
ZENG Yan-hua
Shanghai Yuneng Automation Technology Co.,Ltd,Nanchang,Jiangxi 330029,China
Abstract In recent years, reactive and harmonic compensation devices are becoming widely used in electric power grids and clients used to improve the stability of the grid voltage, power quality and improve the user to save energy purposes. This paper describes Delta SVG applications in factory stock preparation plant, put into SVG device, power factor, current and voltage distortion rate is well improved..
Keywords Delta;SVG;Power Quality;Power Factor
概述
随着基于计算机系统的的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，大量非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏。其中出现在工业企业某些工段显著的一些问题是功率因数低、谐波分量高等问题。本文介绍一家冶金知名企业，其中备料车间电能质量治理情况。备料车间主要负责公司原料及中间物料的中转与分配，用到了大量的航车系统，造成以下两个主要问题：
航车在工作中因为不断加料卸料、上升下降，造成电网波动严重；
航车系统未使用变频调速系统，工作过程中功率因素严重偏低。
有源无功补偿器（SVG）的原理介绍
有源无功补偿器SVG是第三代先进的静止无功发生器的全面升级换代产品，它代表了电力领域里无功补偿、电压稳压、三相平衡、振荡阻尼、抗瞬变、低电压穿越等电能质量控制、改善、提高的最新技术。
有源无功补偿器（Static Var Generator以下简称SVG）是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功进行快速和连续的补偿，其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、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。其基本原理是将全控IGBT桥式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和谐波电流，实现动态无功补偿和谐波抑制的目的。原理图见图1。
图1 有源无功补偿器基本原理
测试数据分析
在项目评估阶段，台达技术人员对该厂备料车间进行了测试，从电能质量测试数据发现以下问题：
备料车间工作过程中功率因数偏低，其波动范围在0.6～0.89之间，如图2；
图2 航车系统用电功率因数波动曲线图
备料车间大量的无功波动与线路寄生感抗一起，造成工作航车电压波动范围在11V左右，重载时的电压下降导致航车设备工作效率低，如图3；
图3 航车系统工作过程电压波动曲线图
3）航车工作过程中，所消耗的无功波动速度非常快，变化时间在mS范围内，传统无功补偿电容组跟踪周期一般为40S，无法跟踪航车系统进行无功补偿。
系统存在的风险
根据以上测试数据可以看到该厂备料车间航车系统因为使用几台大功率的航车系统造成用电电压波动严重系统、功率因数偏低，根据负载和数据对比分析，存在的风险表现为：
1）严重波动的电压，航车系统加载时系统有功突增，无功功率也同时猛增，造成电压降落严重，航车电机转矩急剧下降，严重降低生产效率；
2）过低的功率因数表现出来系统中的无功电流非常大，所以变压器、铜牌、断路器等关键电气元件上流过大量的无功电流，造成电气元件发热严重；
3）过低的无功功率存在于电力系统中，大量无功电流进入中压系统，拉低中压系统功率因数，存在被供电公司罚款的隐患。
治理方案及效果
1）无功功率分析
变压器额定容量为630KVA，额定电压400V，系统最大电流950A左右，考虑目标功率因数在0.95以上，系统所需无功为300Kvar;
2)主动力电缆接入行车系统供电现场总配电柜，如图4；
图4 备料车间航车系统无功补偿装置系统接入图
设备投入前后的数据及波形对比图见图5；
SVG补偿前 SVG投入后
补偿前系统数据 补偿后系统数据
补偿前电压波形 补偿后电压波形
补偿前电流波形 补偿后电流波形
补偿前电压畸变率 补偿后电压畸变率
补偿前电流畸变率 补偿后电流畸变率
补偿前功率数据 补偿后功率数据
补偿前各次谐波电流值：
补偿后各次谐波电流值：
结论 补偿后电流谐波畸变率从14.6%下降至4.8%，系统中谐波含量基本消除，功率因数从0.89提升到0.95，达到了良好的无功功率补偿效果。
图5 SVG投入前后数据及波形对比图
6.结束语
该厂备料车间航车系统自投入SVG设备以后，功率因数稳定提高在0.95以上，没有出现过补偿現象；航车系统供电电压低压总进线电流降低20%以上，变压器、母线等电气设备发热大幅降低；系统电压稳定，极大地提高系统工作效率。设备投运1年以来，运行状况良好，长期免维护。
参 考 文 献:
[1]台达工业自动化.SVG有源无功补偿器系统手册[M].
[2]贺益康.电力电子技术 [M].北京：科学出版社，2010.