低压SVG在农村配电网中的应用

翟季青　张晓洁　孙宏志　张海涛

（1. 山东电力集团公司，济南 250000；2. 山东电力集团公司济南供电公司，济南 250000）

低压SVG在农村配电网中的应用

翟季青1张晓洁2孙宏志1张海涛2

（1. 山东电力集团公司，济南 250000；2. 山东电力集团公司济南供电公司，济南 250000）

本文研究了现有农网无功补偿技术，针对不足提出了低压静止无功发生器SVG技术。该技术具有无功补偿、滤除谐波和治理三相不平衡等电能质量问题，提高了供电公司供电可靠性，具有良好的经济和社会效益。

静止无功发生器；无功补偿；滤除谐波；三相不平衡

随着农村经济社会快速发展，用电量持续高位增长，0.4kV农村配电网与经济社会发展不相适应的问题日渐突出，特别是一些电能质量问题，增加了电能损耗、降低了供电的可靠性。主要的电能质量问题有：电压偏高和偏低问题突出，电压合格率低，严重时电器设备不能正常使用；负荷波动大，时段性和季节性负荷波动大，尤其农村配变长期空载运行导致空载损耗过高；三相负荷不平衡问题严重，中性线电流大，中心点电压偏移，造成重载相电压偏低，轻载相电压偏高，危及设备安全和供电质量。

1　现有农网无功补偿技术

现在配电网无功补偿装置主要以开关投切电容这类传统无功补偿装置为主，按开关元器件类型可分为机械式接触器投切电容装置、电子式无触点可控硅投切电容器装置、复合开关投切电容装置，它们通过检测系统内的无功需量，然后触动开关器件投入电容器进行无功补偿。这类无功补偿装置具有成本低的优势，但由于自身技术缺陷，容易出现过补、欠补等情况，易受电网影响，轻载时容易造成投切震荡，这类现象会加剧0.4kV配电网电压不稳定状况及损坏开关元件和其他设备。

当前治理农网三相不平衡的方法有均匀分布负荷、增加短路容量、电感与电容组合调整等方法，这些治理方法直接成本很低，能取得一定的经济效益，但造成了大量的人力浪费，而且进行运行切改需要较长的停电时间，不能从根本上解决问题，也降低了供电公司的供电可靠性，间接影响了供电公司的售电量。当前国内外治理无功和三相不平衡的主流技术发展主要经历了晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器、三相负荷自动平衡调整系统和电力电子自动倒闸装置、基于△接和Y 接分相补偿电容器的不平衡治理装置及SVG装置。SVG装置作为前四个装置的升级替代产品，具有良好的使用效果。

1.1晶闸管控制电抗器（TCR）

TCR 的工作原理如图1所示，其单相基本结构就是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，而三相多采用三角形连接。通过控制晶闸管触发延迟角的大小来控制补偿器吸收无功功率的大小。由于单独的TCR只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。

图1　TCR单相电路结构简图

1.2晶闸管投切电容器（TSC）

图2 TSC单相电路结构简图

图2是TSC的单相基本结构，其中的两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流的。在工程实际中，一般将电容器分成几组，每组都可由晶闸管投切。这样就可以根据电网的无功需求投切这些电容器，TSC实际上就是断续可调的吸收容性无功功率的动态无功补偿器。

1.3三相负荷自动平衡调整系统和电力电子自动倒闸装置

为实现负荷接入相序的自动切改以解决三相不平衡问题，市场上出现了三相负荷自动平衡调整系统和电力电子自动倒闸装置两种自动解决负荷接入相位更改的装置。但受地区配电网结构、接入场地及发展时间等限制，在行业内还没有统一的标准，其推广应用也受到了各地方独特情况的影响。但在其应用推广的地区，三相负荷不平衡率基本控制在变压器运行规程中要求的范围内。

2　SVG补偿技术

目前农村电网中存在的电能质量问题主要有：电压偏高和偏低问题、电压合格率低、负荷波动大、三相负荷不平衡问题、功率因数偏低及谐波电流大等问题，本文提出的SVG补偿技术可以有效解决上述问题。

SVG补偿技术是当今无功补偿领域最新技术的代表，属于灵活柔性交流输电系统（FACTS）的重要组成部分。SVG补偿技术采用先进的大功率可关断型电力电子技术，可以快速连续补偿无功，准确控制系统电压和功率因数，滤除电力谐波净化电源，平衡三相负荷等，可有效降低线路损耗，延长电力设备使用寿命，综合解决0.4kV配网中的无功、谐波、电压波动以及三相不平衡等主要电能质量问题。

低压SVG补偿装置具备无功补偿功能，功率因数可达0.95以上；具备三相不平衡补偿功能，三相不平衡度可降至3%以下；具备电压支撑选配功能；容感性负载补偿效果可调；实时补偿，动态响应时间小于50μs，全响应时间小于5ms；无过补、无欠补、无谐振；补偿容量等于安装容量，不受系统电压跌落影响；同时滤除2～50次谐波；可多机并联运行，最大限度满足实际需求；具有无线四遥功能，可进行远程和就地控制。

3　低压SVG补偿技术的应用效果

某配网变压器为柱上安装，容量200kVA，下级负载主要为居民用电、学校用电、家庭作坊、路灯照明以及临街商户用电，负荷性质复杂。安装60kVar的低压SVG装置，用于解决上述电能质量问题。

表1　低压SVG投运前电网主要数据

从表1中可以看出，C相电流幅值明显高于A、B两相，中性线电流高达106.8A。投运后，电流三相不平衡下降到7.8%，中性线电流大幅下降到34.8A。

表2　低压SVG投运后电网主要数据

将表1与表2进行比较，发现功率因数上升明显，从治理前的0.799上升为0.99，此外由于低压SVG的谐波抑制功能，电流谐波畸变率从治理前的21%、22%、22%下降为1.9%、1.8%、1.9%。

低压SVG装置安装后，电能质量改善明显：谐波含量降低、电压、电流波形曲线平滑，补偿后无功功率下降，功率因数达到0.98以上；提升电压合格率，提高供电质量，延长变压器使用寿命，保证供电经济性。节能效果显著，仅考虑无功节能和谐波节能两项效益，经测算设备投资回收期约为3.1年左右。

4　结论

本论文研究了现有农网无功补偿技术的不足，针对不足提出了低压静止无功发生器SVG技术。该技术具有无功补偿、滤除谐波和治理三相不平衡等电能质量问题。通过应用于某配电变压器台区验证了其技术的有效性。该技术大大提高了供电公司供电可靠性，具有良好的经济和社会效益。

翟季青（1974-），男，硕士，从事电力物资管理工作。