摘要： 从国内外无功补偿装置研究水平的简述、装置原理和结构介绍、应用的必要性及作用等多方面进行介绍，得出动态无功补偿技术必将是今后的发展方向，应用前景不可估量。
关键词： SVG;发展历史;原理和结构;应用情况
中图分类号： U26
Research and Application of SVG
WU Li-xia
(Electromechanical Management Department of Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Datong 037003, Shanxi, China)
Abstract: Describes the research level of SVG at home and abroad briefly, introduces the principles and structure of SVG, the necessity and function of its applications and many other aspects, and draws that the SVG technology with immeasurable application prospect will be development direction in future.
Keywords: SVG; development history; principle and structure; situation of application
0 引言
目前，国家电网公司正式发布了智能电网技术标准体系和智能电网关键设备研制规划，将智能电网的发展列为未来的主要发展方向。《国家电网十二五规划》中明确提出动态无功补偿装置是国家电网未来新技术应用的发展方向，无功补偿设备的智能化改造在智能电网发展规划和建设中已经成为势在必行的必然趋势。
电网现有的无功补偿方式多为固定电容器补偿，是最早出现的静止型无功补偿，因其结构简单等特点而得到了广泛应用。但一般的并联电容器组都是应用在负荷较为平稳的场合，其每天投切次数有限，且放电时间较长，频繁投切对固定电容器的使用寿命及稳定性有直接影响。在电网无功变化较大时，固定电容器无法平滑线性调节无功输出，不具备调节系统电压的需求，更不满足智能电网无功实时调节和设备智能化的基本要求[1,2]。
SVG动态无功补偿装置在平滑调节无功输出的同时，对固定电容器可进行自动投切，控制其投切次数，保证电网电压稳定、治理系统谐波、解决电网三相不平衡、抑制闪变等功能，同时设备自身能够直接通过IEC61850协议与监控层主站系统(后台)进行通讯，满足电网一次设备智能化的要求。
1 国内外无功补偿装置研究水平简述
1.1 无功补偿装置的发展历程
无功补偿装置发展经历了从同步调相机、开关投切电容器、静止无功补偿器(SVC)、无功发生器(SVG)的过程。它们各自特点如下：
a) 同步调相机：响应速度慢，噪音大，损耗大，技术陈旧，属淘汰技术;
b) 开关投切电容器：慢响应补偿方式，连续调节能力差，并且电容器装置投入系统改变系统阻抗，易与系统阻抗发生串、并联谐振[3];
c) 静止型动态无功补偿器(SVC)：目前应用比较广泛，但由于损耗大，自身谐波较多，占地面积较大;
d) 动态无功发生装置(SVG)：作为SVC的换代产品，SVG具有响应速度快、稳定电压能力强、滤除谐波效果好、占地面积小、维护量小等优势，目前已成为无功补偿技术的发展方向。
1.2 国内研究水平的现状和发展趋势
2000年国内首台大容量SVG由清华大学与河南电力工业局合作开发并成功运行，容量为20 MVA。2001年国家电力公司南京自动化研究院研制了一台容量为500 kVA的装置。作为SVC的下一代产品，SVG具有响应速度快、稳定电压能力强、滤除谐波效果好、占地面积小、维护量小等优势。
2 静止型无功发生器(SVG)原理和结构介绍
2.1 SVG原理简述
SVG的基本原理就是将自换相的电力半导体桥式变流器串联连接电抗器后并联在电网上，通过调节桥式变流器交流侧输出电压的幅值与电网侧的幅值进行比较，在连接电抗器的作用下，就可以使桥式变流器吸收或者发出无功，实现动态无功补偿的目的。
2.2 SVG的基本结构
静止型无功发生器(链式SVG)由三部分组成控制部分、功率部分、启动部分[4]。
控制部分主要由计算机、控制板卡、采样板卡、驱动板卡等组成，通过采用板卡采样、控制芯片计算、驱动板卡触发信号使功率部分进行工作;功率部分是 SVG的核心，由电力半导体桥式变流器组成，其基本电路结构为电压型桥式逆变电路。电压型桥式电逆变路主要由直流电容和逆变桥组成，直流电容作为桥式变流器储能元件输出直流电压通过逆变桥将直流电压逆变为交流电压，再通过启动部分的连接电抗器并入电网中，其中连接电抗器起到防止过电流、滤除纹波和连接两个电压源的作用，启动部分中还有启动电阻和旁路开关，启动电阻是串联在整个回路中防止启动瞬间烧毁直流电容和功率器件;旁路开关与启动电阻并联，由于设备启动柜后不需要启动电阻始终串联在电路中，为降低有功损耗通过旁路开关进行旁路。
2.3 SVG的工作原理
SVG是迄今为止最先进的补偿型式，它即可补偿无功，也可以治理谐波，在动态无功补偿领域得到广泛应用[5]。
2.3.1 SVG无功补偿原理
SVG功率部分是由电压源型逆变器组成，所以SVG功率部分可以等效为一个可变的电压源，电网也是一个无穷大的电源，这样的两个电源经过连接电抗器进行连接，当两端电压不同时，在连接电抗器两段会产生压差，进而产生电流，这个电流就是SVG从电网吸收的电流。通过调节SVG功率部分电压幅值的大小，就可以控制SVG从电网吸收的电流是超前还是滞后90°，并且能控制该电流的大小。
当SVG电压高于电网电压时，SVG输出的无功电流滞后电网电压，SVG发出感性无功，当SVG电压低于电网电压时，SVG输出的无功电流超前电网电压，SVG发出容性无功。
2.3.2 SVG治理谐波原理
SVG的滤波方式与以往的动态补偿装置方式不同，SVG不在采用电容和电抗组成的LC回路进行滤波，而是采用桥式变流电路的PWM技术来进行滤波，是发出与负荷谐波大小相同方向相反的谐波与之相抵消，从而达到有源滤波的效果。SVG对于滤除2次~13次谐波效果较好，对于更高次谐波也可以滤除，只需调节开关器件的开关频率即可，但会增加很大的设备损耗。目前行业中仅需要SVG滤波13次以下谐波即可。
从以上工作原理的可以看出，如果需要SVG在补偿无功的同时还对负载谐波进行补偿，只需SVG将需要补偿的无功电流和补偿的谐波电流叠加计算后输出相应的电流波形即可。因此，可以说SVG即能实现补偿无功的同时也治理谐波电流的双重目标。
3 静止型无功发生器(SVG)应用的必要性及作用
3.1 采用SVG 装置的必要性
3.1.1 技术先进
静止型无功发生器SVG属于第三代动态无功补偿技术。是迄今为止最先进的补偿型式，它具备所有传统补偿的功能。不需要大容量的电容器和电抗器，而是通过大功率电力电子器件的高频开关(IGBT)来实现动态无功补偿的作用。即可补偿容性无功也可以补偿感性能无功，响应时间小于等于5 ms。
3.1.2 无功补偿特性好 支持系统电压能力强
SVG补偿功能多样化，可以单独补偿无功、治理谐波、治理电压和闪变、治理三相不平衡，也可以综合起来进行补偿。
SVG输出电流不受母线电压影响，在电网电压下降时，SVG仍可满电流输出，可有效改善母线电压。而普通的电容器类补偿装置的输出与电网电压平方成正比，在电网电压下降时，需要电容器多输出一些来提高电压，此时电容器输出越少起不到支撑系统电压，影响了系统电压的安全稳定性。
3.1.3 运行损耗小 可靠性高
SVG采用新型低损耗功率器件IGBT和小容量的电抗器，所以成套装置损耗不大于0.8%，而TCR型SVC其相控电抗器的损耗就大于1.5%以上，整套设备损耗约为2.5%。
SVG没有大容量的电容和电抗，所以SVG投入系统中后不会改变系统阻抗，不会产生串、并联谐振，使系统运行更加稳定可靠。
3.1.4 控制方式多
SVG具备多种控制方式：恒功率因数方式、恒无功方式、恒电压方式、无功和电压兼顾方式，等，不同行业用户可以选择不同的控制方式。对于煤炭类行业一般选择恒功率因数方式即可，对于风电、光伏行业比较特殊，需要SVG能稳定电压还需要在电压稳定的前提下提高功率因数，这就需要选择无功和电压兼顾的方式。
3.1.5 占地面积小 安装方式灵活
由于SVG没有了大容量的电容和电抗，所以SVG的占地面积小，是同容量TCR型SVC占地面积的1/5左右。SVG占地面积小可以做成集装箱型式放置在户外。对于工矿企业改造项目中，解决了土地紧张和土建的问题。
3.2 采用SVG 装置的作用
a) 提高供电质量;
b) 减少送变电过程的线路损耗。
4 SVG技术在国家电网以及各大企业的应用情况
依托国家电网以及国内各大高校、科研院校雄厚的技术力量，2007年，国内首台应用于牵引变流站的SVG投入运行。目前，南方电网广东东莞500 kV变电站、贵州电网公司、云南电网玉溪四街变、唐山驿南府变电站、唐山虹桥变电站、青岛南京路变电站、辽宁省网多个地方变电站得到推广应用，其它包括煤矿、电气化铁路、冶金、风电、光伏发电等行业也大量采用SVG动态无功补偿装置，在网运行 600百余套。其技术先进性和运行可靠性均得到了考验。
5 结语
随着无功补偿行业的发展，动态无功补偿技术不断成熟，SVG以成为迄今位置最先进的补偿技术。它为煤炭、电网、冶金、化工、电铁、风电等行业的节能降耗和供电安全做出贡献。所以，SVG在各个行业电力系统中更加广泛地应用将指日可待。
参考文献：
[1] 李亚平,姚建国,黄海峰,等.SVC技术在电网调度自动化系统中的应用[J],电力系统自动化,2005(23):1-3.
[2] 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,2008,06:50-54.
[3] 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(37):1295-1299.
[4] 翁利民,张莉.SVC与SVG的比较研究[J].冶金动力,2005,5(111):1-4.
[5] 夏祖华,沈裴,胡爱军,等.动态无功补偿技术应用综述[J].电力设备,2004,10:1-5.
原标题：动态无功补偿装置（SVG）的研究及应用
