无功补偿装置SVC在电网及工矿企业的应用

4.1SVC在配电网和工矿企业的应用

无功传输对配电网的影响，一是会导致电力用户电压水平的恶化，二是会造成线损的上升。为了降低无功传输带来的不利影响，可以在配电网无功负荷集中处安装一定容量的SVC，由SVC向负荷点就近提供无功功率，以减少系统流入的Q，这样不仅可使网络产生的压降△U变小，同时也可使网络的线损△A减小。当在配电网络中并入容量为QB的SVC之后，网络的压降和线损为

由以上两式可见，QB增大，压降△U就会变小，即降损的效果就会增大；当QB＝Q时，由无功传输带来的压降损失和线损为0，其改善电压和降损的效果达到*佳；如果QB》Q，则会出现无功倒流入系统的情况，这时压降损失反而会增大，降损的效果也会逐步开始恶化。所以，配网侧SVC在一定条件下不仅可以改善配网用户的电压质量，同时还可以降损节电。

4.2DSTATCOM基本原理及应用

在配电网中，将中小容量的STATCOM安装在某些特殊负荷（如电弧炉）附近，可以显著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量，如提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑止谐波污染等。这种在配电网中用来提高电能质量的STATCOM一般称为配电同步补偿器（DISTRIBUTIONSTATCOM，DSTATCOM）。

和高压大容量STATCOM类似，DSTATCOM的基本原理是将自换相桥式电路通过电抗器并联在电网上或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，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电流，实现动态无功补偿的目的。

DSTATCOM主要应用在经济效益受电能质量影响较大的工矿企业，如钢铁、��金、矿山、电气化铁路、风电厂以及其他具有或者靠近冲击性负荷和大容量电动机的工业领域。DSTATCOM能够有效改善配电网的电能质量，可以为配电网中的厂矿用户带来可观的经济效益。以瑞典UDDEHOLMTOOLING钢铁公司的DSTATCOM项目为例，该钢厂有1台电弧炉和1台精炼炉，额定功率共37.5MVA，2座电炉均由132KV线路通过132／10.5KV变压器供电。在其10.5KV供电母线上安装了1套±22MVA的DSTATCOM设备后，钢厂的各项指标发生了下列变化：①功率因数高于0.95，避免了电力部门的罚款。②冶炼时间从124MIN／炉降至106MIN／炉，缩短了18MIN／炉，即14.5％。③电极消耗量从2.39KG／T降至2.12KG／T，减少了0.2KG／T，即8.4％。④耗电量从625KWH／T降至600KWH／T，减少了25KWH／T，即4％。⑤电压闪变减少3～5倍。⑥熔化期时，DSTATCOM投运前10KV母线电压在9.7～10.8KV之间波动，波动幅度为1.1KV，即10.5％，而投运后，电压为10.4KV，波动幅度在0.1KV之内，即0.95％。按目前生产资料价格、电价以及年产量计算，安装DSTATCOM后，该钢厂每年因节能降耗和增产所创造经济效益的总和有逾千万元人民币。5STATCOM与SVC的技术经济比较

STATCOM（包括DSTATCOM）和SVC都为无功补偿装置，但它们的特性功能却存在着相当的差异。一般说来，STATCOM和SVC相比有下列优越性：

（1）STATCOM输出电流不依赖于电压，表现为恒流源特性，具有更宽的运行范围。而SVC本质是阻抗型补偿，输出电流和电压成线性关系。因此系统电压变低时，同容量STATCOM可以比SVC提供更大的补偿容量。

（2）STATCOM比SVC具有更快的响应速度，因而更适合抑制电压闪变。STATCOM响应时间在10MS以内，而SVC响应时间一般在20～40MS。STATCOM从额定容性无功功率变为额定感性无功功率（或相反）可在1MS之内完成，这种响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。

（3）STATCOM采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术来消除次数较低的谐波，并使较高次数如7、11等次谐波减小到可以接受的程度。而SVC本身要产生一定量的谐波，如TCR型的5、7次特征次谐波量比较大，占基波值的5％～8％；其他如SR，TCT等也产生3、5、7、11等次的高次谐波，这给SVC系统的滤波器设计带来许多困难。

（4）在故障条件下，STATCOM比SVC具有更好的控制稳定性。SVC使用了大量电容器电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，SVC会产生不稳定性。STATCOM对外部系统运行条件和结构变化不敏感。

（5）同容量STATCOM占地面积小于SVC。由于STATCOM使用直流电容器储能，因而可以减小电容器体积，且不需要并联电抗器即可以控制无功功率平滑变化，因此安装尺寸大大减小。

（6）STATCOM能够在一定范围内提供有功功率，减少有功功率冲击。SVC只能提供无功功率，不具备提供有功功率的功能。

（7）STATCOM中电容、电感等元件采用了与SVC完全不同的技术和制作工艺，运行过程中电磁噪声显著降低。

（8）STATCOM具有优良的可扩展性。STATCOM技术为许多FACTS设备如UPFC、APF、BESS等提供了坚实的基础，因此拥有广阔的应用前景。

一般仿真研究表明，暂态稳定问题中为使得电压恢复效果相同，安装STATCOM容量要比SVC节约20％左右。但SVC发展历史相对于STATCOM来说要久远，因此其技术实现比较成熟，同时它还具有结构简单、控制算法容易实现、成本较低的优势，在一些对无功补偿性能要求不高的场合，SVC依然是一个合适的选择；此外，SVC具有多种拓扑组合，可以根据用户需求选择相应的组合。应用STATCOM取代SVC中的TCR，与TSC形成的组合也是一种可选的经济方案，该组合综合了STATCOM快速性、谐波含量低、正负无功平滑调节以及TSC的经济性、分级补偿的特点。

无功补偿装置SVC、STATCOM及DSTATCOM等在输电网、配电网、大型工矿企业中应用广泛，起到了电压支撑、无功补偿、抑制闪变等关键作用。随着技术的发展以及电网**和电力用户的需要，无功补偿装置将会得到更为广泛的应用，且应用的方式也将随着使用场合的不同而灵活采用不同的无功补偿方式，或者同时综合应用多种无功补偿技术。