崔曉勇

摘 要：由于該變電站主要擔(dān)負(fù)A區(qū)井上下供電任務(wù)，整個(gè)供電系統(tǒng)功率因數(shù)低，不符合國(guó)家降能降耗的要求，而且唐山礦開采量增加以及附屬設(shè)備的增加，用電量也大幅增加?；诖耍疚年U述了無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置SVG的技術(shù)特點(diǎn)，分析了其節(jié)能降耗的原理及技術(shù)應(yīng)用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：SVG無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；功率因數(shù)；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來，動(dòng)態(tài)無功及諧波補(bǔ)償裝置越來越廣泛地應(yīng)用于電網(wǎng)及電力用戶端，用于提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、改善用戶電能質(zhì)量并達(dá)到節(jié)省電能的目的。有源動(dòng)態(tài)無功與諧波補(bǔ)償裝置SVG，可直接接入6kV電壓等級(jí)母線，為用電負(fù)荷提供快速的有源動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波濾波，可有效提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、抑制母線電壓閃變、補(bǔ)償不平衡負(fù)荷、濾除負(fù)荷諧波及提高負(fù)荷功率因數(shù)。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在唐山礦A區(qū)變電站設(shè)計(jì)中，根據(jù)供電負(fù)荷要求以及將來供電系統(tǒng)計(jì)劃，采用有源動(dòng)態(tài)無功和諧波補(bǔ)償補(bǔ)償裝置（SVG），補(bǔ)償容量為0～4MVAR。SVG的基本原理就是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（IGBT）組成自換相橋式電路。通過電抗器或直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

在實(shí)際工作中8個(gè)功率模塊的串聯(lián)構(gòu)成了SVG技術(shù)的每相裝置，這樣的串聯(lián)形成了一定的功率模塊，組成換流鏈接入電網(wǎng)。其中在每相8個(gè)功率模塊中1個(gè)是冗余模塊。在工作中系統(tǒng)電氣原理如圖1所示。

2.技術(shù)特點(diǎn)

SVG可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)的無功輸出調(diào)節(jié)，因此功率因數(shù)可以提高到0.98以上，甚至可以達(dá)到1.SVG也具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)：

（1）啟動(dòng)沖擊小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。它具有5ms～10ms的快速輸出無功特性，而傳統(tǒng)的SVC響應(yīng)時(shí)間一般在40ms～60ms。

（2）補(bǔ)償范圍連續(xù)，優(yōu)異的諧波輸出特性。SVG輸出是完全有源可控，近似正弦波的無功電流。

（3）占地面積小。SVG以IGBT構(gòu)成的逆變器為核心，無龐大的濾波支路。所以適合于對(duì)占地面積要求較高的場(chǎng)合

（4）高效節(jié)能。裝置效率提高到接近99%。等效運(yùn)行耗電量大大降低。

3.節(jié)能降耗分析

電臺(tái)安裝SVG前后功率因數(shù)分別為cosψ1=0.92，cosψ2= 0.98。對(duì)于唐山礦而言降低了變壓器和電網(wǎng)元件的銅損和鐵損。

（1）變壓器的損耗率，在有功負(fù)荷一定，無功功率缺額時(shí)，功率因數(shù)就要下降，變壓器損耗率（△A%）必然要增大，即：

式中：△P0變壓器空載損耗（kW），△Pk負(fù)載損耗（kW），Pf實(shí)際有功負(fù)荷（kW），SN變壓器容量，cosψ功率因數(shù)。

由上述公式可知：空載損耗大小與功率因數(shù)變化無關(guān)，負(fù)載損耗大小與功率因數(shù)的平方成反比，與負(fù)荷成正比。當(dāng)負(fù)荷不變時(shí)，變壓器損耗降低的百分?jǐn)?shù)為

解得△P%=14.1%三臺(tái)主變總?cè)萘繛?8000kVA，變壓器銅損按1.5%計(jì)算，損耗為28000kVA×1.5%=420kW，補(bǔ)償后節(jié)省損耗為420kW×14.1%=59kW。電網(wǎng)元件功率損耗降低的百分率，解得△P%=11.9%系統(tǒng)平均有功負(fù)荷按變壓器容量的70%計(jì)算，約為20000kW，補(bǔ)償前系統(tǒng)的平均效率為95%，則損耗為20000kW×5%=1000kW，降低損耗為10000kW×11.9%=119kW。

（2）線路損耗降低

三相電路中，功率損耗ΔP的計(jì)算公式為：

線路長(zhǎng)度為10km，線路電阻為0.2373Ω/km（120），則R=2.373Ω，ΔP%=11kW

（3）安裝SVG本身消耗的電能主要包括風(fēng)機(jī)和空調(diào)，其中系統(tǒng)包括12臺(tái)2kW風(fēng)機(jī)，2臺(tái)3kW風(fēng)機(jī)和2臺(tái)10匹空調(diào)。因?yàn)?匹=0.735kW，得系統(tǒng)消耗電能功率P=12×2kW+2×3kW+2×10×0.735kW=44.7kW

（4）安裝SVG后每年省電量W=（59kW+119kW+11kW

-44.7kW）×24h×365=1264068kWh

結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)踐以及通過上述文章的綜合闡述分析得知，SVG在具體應(yīng)用中體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)效益，表現(xiàn)在：對(duì)變壓器負(fù)載和線路的輸電能力方面有所提高，降低了電力的損耗，提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，同時(shí)也抑制了電壓的波動(dòng)。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較分析，這種SVG技術(shù)在煤礦電網(wǎng)應(yīng)用中有著十分廣闊的前景。在現(xiàn)階段的煤礦企業(yè)應(yīng)用中大力推廣SVG將會(huì)起到保障煤礦供配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)，在電網(wǎng)節(jié)能降耗和改善電能質(zhì)量層面有很大效果。

參考文獻(xiàn)

[1]田林靜，石新春.MSC+TSC型低壓無功補(bǔ)償裝置的實(shí)現(xiàn)[J].大功率變流技術(shù)，2008（6）：34.

[2]莊文柳.張秀娟.劉文華.靜止無功發(fā)生器SVG原理及工程應(yīng)用的若干問題[J].華東電力，2009（8）：23-27.

[3]王兆安，等.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.