高壓大功率靜止無功發(fā)生器SVG的原理及優(yōu)勢
高壓大功率靜止無功發(fā)生器SVG作為無功補償領(lǐng)域的另一重要分支，SVG是當(dāng)前世界上Z先進也是Z復(fù)雜的補償技術(shù)產(chǎn)品，在響應(yīng)速度、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、降低系統(tǒng)損耗、增加傳輸能力、提高瞬變電壓極限、降低諧波和減少占地面積等多方面具有更加優(yōu)越的性能。由于區(qū)域電網(wǎng)的容量越來越大，這就要求補償裝置的容量也相應(yīng)增大。在幾百MVA級的無功補償系統(tǒng)中，常用的方案是將SVG與SVC相結(jié)合，充分發(fā)揮SVG的快速特性和SVC的穩(wěn)態(tài)性能，使系統(tǒng)在補償特性、造價、可靠性等方面達(dá)到Z優(yōu)。
1，SVG (STATC OM)原理
SVG是當(dāng)今無功補償領(lǐng)域Z新技術(shù)的代表。SVG并聯(lián)于電網(wǎng)中，相當(dāng)于一個可變的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無功電流的變化而變化，自動補償系統(tǒng)所需無功功率。由于SVG的響應(yīng)速度極快，所以又稱為靜止同步補償器(Static Synonous Compensator, 簡稱STATCOM)。
SVG的基本原理(見圖2)是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/p>
圖2 靜止同步補償器（STATCOM）
2，SVG的功能
目前Z理想的方案就是采用SVG，用以提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加輸電能力，消除無功沖擊，濾除諧波，平衡三相電網(wǎng)。
⑴ 提高線路輸電穩(wěn)定性
在長距離輸電線路上安裝SVG裝置，不但可以在正常運行狀態(tài)下補償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。
⑵ 維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性
對于負(fù)荷中心而言，由于負(fù)載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。而SVG具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負(fù)荷側(cè)電壓，提高負(fù)荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。
⑶ 補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗
電力系統(tǒng)中的大量負(fù)荷，如異步電動機、電弧爐、軋機以及大容量的整流設(shè)備等，在運行中需要大量的無功;同時，輸配電網(wǎng)絡(luò)中的變壓器、線路阻抗等也會產(chǎn)生一D的無功，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)降低。
對電力系統(tǒng)而言，負(fù)荷的低功率因數(shù)會增加供電線路的能量損耗和電壓降落，降低了電壓質(zhì)量。同時，無功也會導(dǎo)致發(fā)電、輸電、供電設(shè)備的利用率降低;對于電力用戶而言，低功率因數(shù)會增加電費支出，加大生產(chǎn)成本。
⑷ 抑制電壓波動和閃變
電壓波動和閃變主要是負(fù)荷的急劇變化引起的。負(fù)荷的急劇變化會導(dǎo)致負(fù)荷電流產(chǎn)生對應(yīng)的劇烈波動，劇烈波動的電流使系統(tǒng)電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網(wǎng)電壓閃變。引起電壓閃變的典型負(fù)荷有電弧爐、軋鋼機、電力機車等。
SVG能夠快速地提供變化的無功電流，以補償負(fù)荷變化引起的電壓波動和閃變現(xiàn)象。
目前，抑制電壓波動和閃變的Z佳方案是采用SVG。
⑸ 抑制三相不平衡
配電網(wǎng)中存在著大量的三相不平衡負(fù)載，典型的如電力機車牽引負(fù)荷和交流電弧爐等。同時，線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會導(dǎo)致電壓不平衡問題的產(chǎn)生。
SVG能夠快速地補償由于負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。
⑹ 面向電網(wǎng)應(yīng)用多種補償功能
抑制系統(tǒng)振蕩，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，為電網(wǎng)安全保駕護航。
由于區(qū)域電網(wǎng)的容量越來越大，這就要求補償裝置的容量也相應(yīng)增大。在幾百MVA級的無功補償系統(tǒng)中，常用的方案是將SVG與SVC相結(jié)合，充分發(fā)揮SVG的快速特性和SVC的穩(wěn)態(tài)性能，使系統(tǒng)在補償特性、造價、可靠性等方面達(dá)到Z優(yōu)。
3，SVG-優(yōu)勢
SVG是目前Z為先進的無功補償技術(shù)，基于電壓源型變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，SVG較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：
⑴ 響應(yīng)速度更快
SVG響應(yīng)時間：≤5ms。
傳統(tǒng)靜補裝置響應(yīng)時間： ≥10ms。
SVG可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對沖擊性負(fù)荷的補償。
⑵ 電壓閃變抑制能力更強
SVC對電壓閃變的抑制Z大可達(dá)2：1，SVG對電壓閃變的抑制可以達(dá)到5：1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而SVG由于響應(yīng)速度極快，增大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。
⑶ 運行范圍更寬
SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比SVC的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，SVG還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。
⑷ 補償功能多樣化
SVG不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負(fù)荷諧波電流、負(fù)序電流等電能質(zhì)量問題進行綜合補償。
⑸ 諧波含量極低
SVG采用了PWM技術(shù)、三電平技術(shù)和多重化技術(shù)，不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低，還能夠?qū)ω?fù)載的諧波和無功進行補償，實現(xiàn)有源濾波的功能，真正做到多功能化。
⑹ 占地面積小
由于無需高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件，SVG的占地面積通常只有相同容量SVC的50%。
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