無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備經(jīng)歷幾個(gè)發(fā)展階段。早期的典型代表為同步調(diào)相機(jī)，體積龐大造價(jià)高，已漸漸淘汰；第二種是并聯(lián)電容器的方法，主要的優(yōu)點(diǎn)是成本低，易于安裝使用，但是需要根據(jù)系統(tǒng)可能存在諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題，純電容已經(jīng)趨于少見(jiàn)。
低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器
目前串聯(lián)電抗器的電容器補(bǔ)償裝置是提高功率因數(shù)廣泛的一種方式，當(dāng)用戶系統(tǒng)負(fù)荷為連續(xù)性生產(chǎn)，負(fù)載變化率不高時(shí)，一般建議采用FC的固定補(bǔ)償方式，也可以采用由接觸器控制的分步投切的自動(dòng)補(bǔ)償方式，這個(gè)對(duì)于中壓、低壓供配電系統(tǒng)都適用。
當(dāng)負(fù)荷變化較快，或者為沖擊性負(fù)荷時(shí)，需要快速補(bǔ)償，例如橡膠行業(yè)的密煉機(jī)，系統(tǒng)對(duì)于無(wú)功功率的需求同樣變化快速。但是由于一般的無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)所采用的電容器，從運(yùn)行狀態(tài)斷開(kāi)，退出電網(wǎng)后，在電容器的兩極之間存有殘壓，殘壓的大小無(wú)法預(yù)知，需要1-3分鐘的放電時(shí)間，所以再次投入電網(wǎng)的間隔至少要等到殘壓通過(guò)電容器內(nèi)部的放電電阻消耗至50V以下時(shí)才能進(jìn)行第二次投入使用，所以無(wú)法做到快速響應(yīng)；另外，由于系統(tǒng)存在大量諧波，由電容器串聯(lián)電抗器組成的LC調(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置需要大容量的投入來(lái)保證電容器的安全，但是同時(shí)也有可能造成系統(tǒng)過(guò)度補(bǔ)償，令系統(tǒng)呈容性。
圖1 SVC(6-10KV)
于是，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置：(SVC--Static Var Compensator)誕生了，其典型的SVC代表是由TCR(Thyristor Controlled Reactor)+FC(Fixed Capacitor)組成的，即晶閘管控制電抗器+固定電容器組(通常需要串聯(lián)一定比例的電抗器)，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的重要性是它能夠通過(guò)調(diào)節(jié)TCR中晶閘管的觸發(fā)延遲角來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率；SVC這種補(bǔ)償形式目前主要在中高壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用，對(duì)于負(fù)載容量大、諧波問(wèn)題嚴(yán)重、沖擊性負(fù)荷、負(fù)載變化率高的場(chǎng)合特別適用，例如鋼廠、橡膠、有色冶金、金屬加工、高鐵等。
圖2 SVG(6-10KV)
目前隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是IGBT器件的出現(xiàn)和控制技術(shù)的提高，另外一種有別于傳統(tǒng)的以電容器、電抗器為基礎(chǔ)元器件的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，就是SVG(Static Var Generator)，即靜止無(wú)功發(fā)生器，它通過(guò)PWM脈寬調(diào)制控制技術(shù)，使其發(fā)出無(wú)功功率，呈容性；或者吸收無(wú)功功率，呈感性。SVG由于沒(méi)有大量使用電容器，而是采用橋式變流電路多電平技術(shù)或PWM技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，所以不需要使用時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的阻抗進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，相較于SVC，SVG還有體積小、能更加快速的連續(xù)動(dòng)態(tài)平滑的調(diào)節(jié)無(wú)功功率的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可容性感性雙向補(bǔ)償。
SVG與SVC無(wú)功補(bǔ)償裝置的對(duì)比分析
1、工作原理不同
①SVC可以被看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的無(wú)功源。根據(jù)接入電網(wǎng)的需求，它可以向電網(wǎng)提供容性無(wú)功，也可以吸收電網(wǎng)多余的感性無(wú)功，把電容器組通常是以濾波器組接入電網(wǎng)，就可以向電網(wǎng)提供無(wú)功，當(dāng)電網(wǎng)并不需要太多的無(wú)功時(shí)，這些多余的容性無(wú)功，就由一個(gè)并聯(lián)的電抗器來(lái)吸收。電抗器電流是由一個(gè)可控硅閥組控制，借助于對(duì)可控硅觸發(fā)相角的調(diào)整，就可以改變流過(guò)電抗器的電流有效值，從而保證SVC在電網(wǎng)接入點(diǎn)的無(wú)功量正好能將該點(diǎn)電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)，起到電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/span>
②SVG以大功率電壓型逆變器為核心，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制交流側(cè)電流的幅值和相位，迅速吸收或發(fā)出所需的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功功率的目的。
2、響應(yīng)速度快
一般SVC的響應(yīng)速度是20-40ms；而SVG的響應(yīng)速度不大于5ms，能更好的抑制電壓波動(dòng)和閃變，在相同的補(bǔ)償容量下，SVG對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的補(bǔ)償效果最好。
3、低電壓特性好
SVG具有電流源的特性，輸出容量受母線電壓的影響很小。這一優(yōu)點(diǎn)使SVG用于電壓控制時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)電壓越低，越需要?jiǎng)討B(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)電壓，SVG的低電壓特性好，輸出的無(wú)功電流與系統(tǒng)電壓沒(méi)有關(guān)系，可以看作是一個(gè)可控恒定的電流源，系統(tǒng)電壓降低時(shí)，仍能輸出額定無(wú)功電流，具備很強(qiáng)的過(guò)載能力。
而SVC是阻抗型特性，輸出容量受母線電壓的影響很大，系統(tǒng)電壓越低，輸出無(wú)功電流的能力成比例降低，不具備過(guò)載能力。因此SVG的無(wú)功補(bǔ)償能力與系統(tǒng)電壓無(wú)關(guān)，而SVC的無(wú)功補(bǔ)償能力隨系統(tǒng)電壓的下降線性降低。
4、運(yùn)行安全性能提高
SVC以可控硅調(diào)節(jié)電抗加多組電容作為無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕侄?，極容易發(fā)生諧振放大現(xiàn)象，導(dǎo)致安全事故，系統(tǒng)電壓波動(dòng)大時(shí)，補(bǔ)償效果受很大影響，運(yùn)行損耗大；SVG配套電容器不需要設(shè)置濾波器組，不存在諧振放大現(xiàn)象，SVG是有源型補(bǔ)償裝置，是采用可關(guān)斷器件IGBT構(gòu)成的電流源裝置，從而避免了諧振現(xiàn)象，運(yùn)行安全性能大大提高。
5、諧波特性
SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗，不僅受到系統(tǒng)諧波影響大，而且自身會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，必須配套采用濾波器組，濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波含量；SVG采用三電平單相橋技術(shù)，單相可輸出5電平電壓波形，采用載波移相的脈沖調(diào)制方法，不僅受系統(tǒng)諧波影響小，還可以抑制系統(tǒng)的諧波；與SVC相比，SVG采用多重化、多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)等措施后，大大減少了補(bǔ)償電流中的諧波含量。
6、占地面積小
在相同的補(bǔ)償容量下，SVG的占地面積比SVC的減少1/2到2/3。由于SVG使用的電抗器和電容器比SVC少，因此大大縮小了裝置的體積和占地面積；SVC中的電抗器不僅本身體積比較大，而且考慮到相互間的安裝間隔，整體占地面積較大。
綜上所述，SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置具有響應(yīng)速度快、諧波含量少、無(wú)功調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以大大改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，目前已成為無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向。
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