静止无功补偿器_SVC_及其工程应用发展前景

中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊

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静止无功补偿器(SVC)及其工程应用发展前景

陈鹏良*1?楼书氢2?刘世欣3

（1.天津市电力公司城西供电分公司，天津 300110；2.江西省吉安供电公司，江西 吉安 343009；

3.内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020）

摘?要：静止无功补偿装置以其能够快速、平滑的调节容性和感性无功功率，实现动态补偿，在电力系统中得到了广泛的应用。本文主要介绍了它的主要结构型式，并对其在国内外电力系统当中的一些实际应用进行了介绍和总结，针对其关键技术内容指出了SVC国产化发展道路和在我国的应用前景。

关键词：静止无功补偿器；工程应用；发展前景

*作者简介：陈鹏良，男，天津市电力公司城西供电分公司，工程师。

电压是衡量电能质量的重要指标之一，电力系统运行

过程中必须保证母线电压稳定在允许范围内，以满足用电

设备对电压质量的要求。工业配电系统中较多采用电容器

组以达到无功补偿调压和提高功率因数的目的，但是该方

法只能进行分级阶梯状调节，并且受机械开关动作的限制，

响应速度慢，不能满足对波动频繁的无功负荷进行补偿的

要求。[1]

静止无功补偿器（Static Var Compensator, SVC）

是一种快速调节无功功率的装置，它可以使所需的无功功

率随时调整，从而保持系统电压水平的恒定，并能有效抑

制冲击性负荷引起的电压波动和闪变、高次谐波，提高功

率因数，还可实现按各相的无功功率快速补偿调节实现三

相无功功率平衡。

一、SVC结构性能对比及关键技术问题

SVC由可控支路和固定（或可变）电容器支路并联而成，

主要有3种结构型式，[2]如图1所示。

1.晶

闸管控制电抗器（Thyristor?Controlled?Reactor,?

TCR）

用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率

调节，它具有反应时间快（5～20ms），运行可靠、无级补偿、

分相调节、价格便宜等优点。同时能实现分相控制，有较

好的抑制不对称负荷的能力。

2.晶闸管投切电容器（Thyristor?Switched?Capacitor,?

TSC）

分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小。

在运行时，根据所需补偿电流的大小，决定投入电容的组

数。由于电容是分组投切的，所以会在电网中产生冲击电流。

为了实现无功电流尽可能的平滑调节，一是增加电容的组

数，组数越多，级差就越小，但又会增加运行成本；二是

把握电容器的投切时间，一般采取过零投切。

3.自饱和电抗器（Saturated?Reactor,?SR）

由饱和电抗器和串联电容器组成的回路具有稳压的特

性，能维持连接母线的电压水平，对冲击性负荷引起的电

压波动具有补偿作用，与其并联的滤波电路能吸收谐波并

提高功率因数，而且还具有有效抑制三相不平衡的能力。

其优点是补偿快速、可靠、过载能力强，维护简单，但运

行时电抗器长期处于饱和状态，有较大的噪声和损耗，原

材料消耗也大，补偿不对称负荷自身产生较大谐波电流，

无平衡有功负荷能力。

以上几种SVC装置性能对比如表1所示。[3,4]

表1?SVC装置性能对比

性能TCR TSC SR

调节范围超前/滞后超前超前/滞后

控制方式连续不连续连续

调节灵活性好好差

响应速度较快快快

调节精度好差好

产生谐波多无少

控制难易程度稍复杂稍复杂简单

技术成熟程度好好好

分相调节可以有限不可以

维护检修方便方便不常维修

二、国外SVC应用介绍

1.纳米比亚400kV,330Mvar项目

纳米比亚NamPower公司新建的一条长890km的

400kV输电系统，把纳米比亚高压输电系统和南非Eskon

高压输电系统连接起来，但是新增的线路带来了新的问题，

主要是电压的稳定性和谐振问题。NamPower的Auas变电

站会出现非常高的过电压。一旦发生50Hz的谐振，在某个

系统负荷的发电机出力条件下就会出现很高的动态过电压，

(a)?TCR (b)?TSC (c)?SR

图1?常见的几种SVC基本结构

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这将使得NamPower 系统无法运行。为此，在Auas 变电站安装了一台SVC，主要是控制系统电压。Auas 变电站的SVC 动态范围是330Mvar（-250Mvar ～+80 Mvar），其中250Mvar 的感性无功由3个TCR 来提供，第4个持续储能的TCR 则一直处于备用；在系统稳态运行期间，2个40Mvar 的双调谐滤波器用来减少谐波，提供容性无功功率。整个装置的结构示意图如图2所示。[5]

2.墨西哥400kV,600Mvar 项目

墨西哥Temascal400kV 变电站投入SVC 装置以提高墨西哥南部水电站与主要电能消费中心墨西哥城地区之间400kV 输电线路系统的传输能力和送电安全性。主电路由4台TCR 和4台TSC 组成（如图3所示），每台容量均为75MVar，如此配置使得设备输出无功能够在-300MVar ～+300Mvar 之间连续变化，因而总的可调容量为600Mvar。此外，还安装了9个总容量为490Mvar 的机械投切电抗器，总的无功容量范围是1066Mvar。安装了的SVC 也使得400kV 输电线路的有功传输容量达到了将近200MW，是一个较为成功的应用。[5]

三、国内SVC 的应用实例1.在电力系统中的应用

鞍山红一变是东北电网的枢纽变电站，主要肩负为鞍山钢铁公司的供电任务，原有四台主变，总容量为400MVA，无功补偿采用两台总容量为90MVar 的调相机，其中一台已经报废，另一台只能发20MVar 的无功，面临报废。鞍山钢铁公司的负荷具有大容量、冲击性的特点，

而鞍山地区没有

大的电源支撑，鞍山红一变的动态无功补偿措施与其枢纽变电站的重要地位极不相称。鞍山红一变SVC 国产化示范工程是国家电网公司2002年重点科技示范工程，2003年11月开工，2004年9月正式投运，是继国内输电网引进6套SVC 后的第一个国产化SVC 项目，真正起到了输电网SVC 国产化的示范作用。

在红一变3号、4号主变装设SVC 后，将成为主要调压手段，它的容量选择主要考虑：在220kV 系统电压较低、红一变3号、4号主变所带负荷最重时，可将红一变66kV

东母线电压补偿到一个合理的水平，即按66kV 考虑需要的最大容性无功功率；在220kV 系统电压较高、红一变3号、4号主变所带负荷最轻时，可将红一变66kV 东母线电压补偿到一个合理的水平，即按66kV 考虑需要的最大感性无功功率；具备一定动态调节容量，抑制波动冲击负荷运行时引起的母线电压变化。要满足以上要求，经过系统分析计算，需要在红一变加装一套动态无功调节范围不少

于-50MVar ～+80MVar 的SVC。[6]

为保证SVC 方案的正确性，在进行了多次谐波测试，根据统计分析结果，66kV 负荷的谐波电流含量主要为3、5、7次，TCR 支路的谐波特性也是如此。为满足SVC 动态调节范围所需，设置3、5、7次单调谐滤波器各2个，共6个滤波支路，与TCR 支路一起挂接在3号、4号主变35kV 侧，相同配置的滤波支路可以互为备用，保证了工程的可靠性；选择滤波支路参数时，按相同支路只需投入一个即可保证滤波效果和设备安全设计，增强了灵活性。整个示范工程的系统主接线如图4所示。

SVC 代替原有调相机实现对电网的动态无功调节，其经济效益显著，主要表现在：减少了无功功率远距离的输送，降低了网损；与调相机相比，降低了运行维护费用；改善了系统潮流分布；提高了鞍山受电断面的稳定水平；抑制冲击负荷引起的谐波干扰，改善了电能质量。

SVC 在其他地区的电网当中同样有较为成功的应用，如甘肃电网330kV 金昌变电站、瓜州变电站等、[7]河北沧州220kV 刘屯变电站、[8]四川洪沟500kV 变电站、[9]江西赣州220kV 金堂变电站。[10]SVC 在降低网损、提高受电断面水平、稳定电压水平、改善电能质量等方面都起到了积

图2?Auas变电站330MvarSVC

图3?墨西哥600MvarSVC

TCR

图4?鞍山红一变SVC国产化示范工程

极的作用。

2.在电气化铁道上的应用

电气化铁道的快速发展使得牵引供电系统的电能质量问题逐步受到重视。电气化铁道的电力机车牵引负荷是单相整流负荷，具有不对称、非线性、波动性和功率大的特点，同时产生大量谐波和基波负序电流。牵引供电网的功率因数一般也较低，且负荷随着列车重量、线路坡道、牵引或制动等不同运行条件剧烈变化，引起电压波动和闪变。

图5所示为安装在某铁路分局牵引变电所的SVC。在仅由固定电容器补偿下，功率因数为0.85左右（考核值为0.9），每月都要缴纳低功率因数罚款，加装SVC系统之后，功率因素提高到0.95，除得到当地供电部门奖励外，所需费用投资也在一年多时间内收回。安装在各地铁路部门的SVC总体补偿效果也令人满意。[11]

四、结语

经过多年的发展，SVC在国外已经是相对成熟的技术，并且目前仍作为输配电系统动态无功补偿的主要实用技术手段在输配电系统和工业部门当中使用，我国也在1981年将引进的SVC投入变电站运行。但SVC技术的开发及工程实用化还需要在一些主要关键技术上取得突破性进展。[12]

随着全国电网互联、西电东送的战略实施，为提高电网输电能力和系统稳定性采用SVC可以增加电网电压和无功的调节能力，降低网损和提高电网运行的经济性,可以抑制非线性负荷产生的谐波、负序电流等，提高系统电能质量。

参考文献：?

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[12]刘世欣,楼书氢,闫金春,等.静止无功补偿装置及其工程应用前景[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十五届学术年会,2009.

图5?某牵引变电所SVC接线图

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