低壓SVG在農村配電網中的應用

翟季青　張曉潔　孫宏志　張海濤

（1. 山東電力集團公司，濟南 250000；2. 山東電力集團公司濟南供電公司，濟南 250000）

低壓SVG在農村配電網中的應用

翟季青1張曉潔2孫宏志1張海濤2

（1. 山東電力集團公司，濟南 250000；2. 山東電力集團公司濟南供電公司，濟南 250000）

本文研究了現有農網無功補償技術，針對不足提出了低壓靜止無功發生器SVG技術。該技術具有無功補償、濾除諧波和治理三相不平衡等電能質量問題，提高了供電公司供電可靠性，具有良好的經濟和社會效益。

靜止無功發生器；無功補償；濾除諧波；三相不平衡

隨著農村經濟社會快速發展，用電量持續高位增長，0.4kV農村配電網與經濟社會發展不相適應的問題日漸突出，特別是一些電能質量問題，增加了電能損耗、降低了供電的可靠性。主要的電能質量問題有：電壓偏高和偏低問題突出，電壓合格率低，嚴重時電器設備不能正常使用；負荷波動大，時段性和季節性負荷波動大，尤其農村配變長期空載運行導致空載損耗過高；三相負荷不平衡問題嚴重，中性線電流大，中心點電壓偏移，造成重載相電壓偏低，輕載相電壓偏高，危及設備安全和供電質量。

1　現有農網無功補償技術

現在配電網無功補償裝置主要以開關投切電容這類傳統無功補償裝置為主，按開關元器件類型可分為機械式接觸器投切電容裝置、電子式無觸點可控硅投切電容器裝置、復合開關投切電容裝置，它們通過檢測系統內的無功需量，然后觸動開關器件投入電容器進行無功補償。這類無功補償裝置具有成本低的優勢，但由于自身技術缺陷，容易出現過補、欠補等情況，易受電網影響，輕載時容易造成投切震蕩，這類現象會加劇0.4kV配電網電壓不穩定狀況及損壞開關元件和其他設備。

當前治理農網三相不平衡的方法有均勻分布負荷、增加短路容量、電感與電容組合調整等方法，這些治理方法直接成本很低，能取得一定的經濟效益，但造成了大量的人力浪費，而且進行運行切改需要較長的停電時間，不能從根本上解決問題，也降低了供電公司的供電可靠性，間接影響了供電公司的售電量。當前國內外治理無功和三相不平衡的主流技術發展主要經歷了晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器、三相負荷自動平衡調整系統和電力電子自動倒閘裝置、基于△接和Y 接分相補償電容器的不平衡治理裝置及SVG裝置。SVG裝置作為前四個裝置的升級替代產品，具有良好的使用效果。

1.1晶閘管控制電抗器（TCR）

TCR 的工作原理如圖1所示，其單相基本結構就是兩個反并聯的晶閘管與一個電抗器相串聯，而三相多采用三角形連接。通過控制晶閘管觸發延遲角的大小來控制補償器吸收無功功率的大小。由于單獨的TCR只能吸收感性的無功功率，因此往往與并聯電容器配合使用。

圖1　TCR單相電路結構簡圖

1.2晶閘管投切電容器（TSC）

圖2 TSC單相電路結構簡圖

圖2是TSC的單相基本結構，其中的兩個反并聯晶閘管只是起將電容器并入電網或從電網斷開的作用，而串聯的小電感只是用來抑制電容器投入電網時可能造成的沖擊電流的。在工程實際中，一般將電容器分成幾組，每組都可由晶閘管投切。這樣就可以根據電網的無功需求投切這些電容器，TSC實際上就是斷續可調的吸收容性無功功率的動態無功補償器。

1.3三相負荷自動平衡調整系統和電力電子自動倒閘裝置

為實現負荷接入相序的自動切改以解決三相不平衡問題，市場上出現了三相負荷自動平衡調整系統和電力電子自動倒閘裝置兩種自動解決負荷接入相位更改的裝置。但受地區配電網結構、接入場地及發展時間等限制，在行業內還沒有統一的標準，其推廣應用也受到了各地方獨特情況的影響。但在其應用推廣的地區，三相負荷不平衡率基本控制在變壓器運行規程中要求的范圍內。

2　SVG補償技術

目前農村電網中存在的電能質量問題主要有：電壓偏高和偏低問題、電壓合格率低、負荷波動大、三相負荷不平衡問題、功率因數偏低及諧波電流大等問題，本文提出的SVG補償技術可以有效解決上述問題。

SVG補償技術是當今無功補償領域最新技術的代表，屬于靈活柔性交流輸電系統（FACTS）的重要組成部分。SVG補償技術采用先進的大功率可關斷型電力電子技術，可以快速連續補償無功，準確控制系統電壓和功率因數，濾除電力諧波凈化電源，平衡三相負荷等，可有效降低線路損耗，延長電力設備使用壽命，綜合解決0.4kV配網中的無功、諧波、電壓波動以及三相不平衡等主要電能質量問題。

低壓SVG補償裝置具備無功補償功能，功率因數可達0.95以上；具備三相不平衡補償功能，三相不平衡度可降至3%以下；具備電壓支撐選配功能；容感性負載補償效果可調；實時補償，動態響應時間小于50μs，全響應時間小于5ms；無過補、無欠補、無諧振；補償容量等于安裝容量，不受系統電壓跌落影響；同時濾除2～50次諧波；可多機并聯運行，最大限度滿足實際需求；具有無線四遙功能，可進行遠程和就地控制。

3　低壓SVG補償技術的應用效果

某配網變壓器為柱上安裝，容量200kVA，下級負載主要為居民用電、學校用電、家庭作坊、路燈照明以及臨街商戶用電，負荷性質復雜。安裝60kVar的低壓SVG裝置，用于解決上述電能質量問題。

表1　低壓SVG投運前電網主要數據

從表1中可以看出，C相電流幅值明顯高于A、B兩相，中性線電流高達106.8A。投運后，電流三相不平衡下降到7.8%，中性線電流大幅下降到34.8A。

表2　低壓SVG投運后電網主要數據

將表1與表2進行比較，發現功率因數上升明顯，從治理前的0.799上升為0.99，此外由于低壓SVG的諧波抑制功能，電流諧波畸變率從治理前的21%、22%、22%下降為1.9%、1.8%、1.9%。

低壓SVG裝置安裝后，電能質量改善明顯：諧波含量降低、電壓、電流波形曲線平滑，補償后無功功率下降，功率因數達到0.98以上；提升電壓合格率，提高供電質量，延長變壓器使用壽命，保證供電經濟性。節能效果顯著，僅考慮無功節能和諧波節能兩項效益，經測算設備投資回收期約為3.1年左右。

4　結論

本論文研究了現有農網無功補償技術的不足，針對不足提出了低壓靜止無功發生器SVG技術。該技術具有無功補償、濾除諧波和治理三相不平衡等電能質量問題。通過應用于某配電變壓器臺區驗證了其技術的有效性。該技術大大提高了供電公司供電可靠性，具有良好的經濟和社會效益。

翟季青（1974-），男，碩士，從事電力物資管理工作。