浅谈动态无功补偿装置在低压配电系统中的应用

杨 阳

重庆市电力公司江津供电局，重庆 400013

工农业生产规模的进一步扩大，电力用户除了对电能总量需求量不断增加外，对供配电系统供电安全性、可靠性、经济性等也提出了更高的要求。目前，供配电系统普遍存在供电线路错综复杂、负荷分布范围广、线损较高等问题，加上供电区域电力负荷用电时段带有明显的不确定性，使得系统供电电压水平波动较大，供电质量较差，给工农业生产和供配电企业带来巨大的经济损失[1]。为了提高供电电能质量水平，供配电系统广泛采用在系统中并联电容器，通过静态控制电容器的切投运行工况，对系统无功容量进行补偿。利用先进的无功补偿及消谐技术来优化调整低压配电系统的综合电气性能，可以提高整个系统供电电能的功率因素，保证系统中各用电设备具有良好的运行性能，降低系统损耗，减小谐波电流分量对系统的冲击，有效稳定系统供电电压水平。

1 谐波对低压配电系统的危害

低压配电系统在运行过程中，由非线性负载所产生的谐波电流通常是基波电流的几倍甚至几十倍左右，强大的谐波电流会对系统造成剧烈的冲击，造成配电系统供电电压发生严重的畸变，使并联无功电容器进入恶性的无功容量补偿环节，导致无功电容补偿器长期运行在严重过负荷、剧烈温升发热等低效工况中，给整个系统稳定运行带来巨大的安全隐患。为了避免由于并联电容器容抗和系统非线性感性负载感抗间相互作用而放大有危害的高次谐波分量，低压配电系统中通常采用在无功补偿电容器回路中串入相匹配的电抗器组，以形成对应的动态无功补偿及消谐装置，从而提高低压配电系统的综合供电质量水平，其逻辑工作原理连接简图如图1所示：

图1 动态无功补偿及消谐装置连接简图

从图1可知，变压器将高压电网中的电能转换成对应低电压等级的电能，然后通过相应控制开关对负载进行供电。为了提高低压配电系统的电能质量水平，在动态无功补偿装置前串接规则序列的电抗器，从而将电容器无功补偿回路的容性特性转变为感抗特性，这样就可以抑制电容器容性特性对非线性负载所产生的高次（通常包括：3次、5次、7次等奇数次）谐波分量的放大性能，而且还可以利用动态无功补偿装置中的调谐滤波器过滤吸收低压配电系统中的谐波分量，以实现洁净低压配电系统的目的，提高低压供配电系统供电电气性能水平[2]。

2 可控硅SVC无功动态补偿及消谐装置工作原理

低压可控硅SVC无功动态补偿装置是一种改良的无功补偿装置，其可以根据低压配电网电力负荷运行特性，通过内部高速数据DSP处理单元动态形成无功补偿方案和自动谐波过滤吸收的智能装置，不仅可以对低压配电系统进行动态无功补偿和高次谐波过滤吸收，保障配电系统安全稳定运行，同时其可以优化系统的供电结构，提高供电电能综合质量水平，保证配电系统中所有电气设备均具有良好的电气性能，保障其高效节能的可靠运行。

TCR晶闸管相控电抗器电路是低压可控硅SVC无功动态补偿及消谐装置中最为重要的控制分支电路，主要由无功补偿并联电容器（C）、电抗器(R)、以及双向导通的晶闸管阀组（T）三大部分组成。智能控制器根据预设程序要求，动态周期性的扫描系统特征电参量数据，并经内部的DSP数据处理单元动态分析判断后，形成相应的控制策略，直接控制晶闸管阀组（T）的开闭形成相应的无功补偿组合方式，实现对低压配电系统无功容量的动态补偿和吸收，以维持整个系统有功容量和无功容量间的动态平衡。SVC动态无功补偿及消谐装置具有调节范围大且精确性高等特性，它可以通过控制各晶闸管阀组的导通角大小来实现TCR电路从纯感性电路到纯容性电路间的无级差滑动调节。当TCR电路具有感性特性时，将不断从低压配电系统中吸收无功容量，以防止系统出现过补偿运行工况；当TCR电路具有容性特性时，其不断向低压配电系统提供补偿无功容量，以保证整个系统无功与有功容量间的平衡。

3 动态无功补偿及消谐装置的应用效益分析

SVC动态无功补偿及消谐装置不仅可以提高低压配电系统及大功率负载供电电能的功率因数，保持供电电压稳定，有效降低整个系统的线损，同时还可以通过智能调节实现配电系统中的三相负荷平衡，削弱谐波分量大小，减少无功容量不平衡及高次谐波电流对低压配电系统的冲击，保证低压配电系统高效稳定、节能经济的运行。SVC动态无功补偿及消谐装置在低压配电系统中的应用可以带来显著的经济效益，具体表现在以下几个方面：

1）可以改善低压配电系统的功率因数，降低系统中变压器、电气设备、输配电线路等的损耗；

2）提高供电电能质量水平，从而减少低压配电系统中的电压损失，提高各类电气设备综合出力的稳定可靠性，保证系统中各类负载均具有良好的运行工况性能；

3）增加了低压配电系统的供电裕度，给工农业生产及供电企业带来巨大的经济效益。

4 结论

可控硅SVC动态无功补偿及消谐装置可以对低压配电系统进行实时无功容量的补偿或吸收调节，保障系统有功和无功容量间的平衡，有效提高了配电网的功率因素和供电电能质量水平，减少变压器、电气设备、线路等损耗，保证整个低压配电系统高效稳定、节能经济的安全运行。

[1]罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]黄留欣，黄冰，朱辉.调压型电压无功自动调节装置[J].电力电容器，2004(4)：6-10.