摘 要：靜止型動態(tài)無功補償裝置（SVG）可解決電力系統(tǒng)無功功率的補償和諧波治理問題，已廣泛應用于多個城市軌道交通的供電系統(tǒng)。在分析SVG裝置工作原理和功能作用后，結合實際運行案例，提出優(yōu)化建議，確保軌道交通安全高效運營。

關鍵詞：軌道交通；供電；無功補償；SVG裝置

隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，城市軌道交通供電系統(tǒng)已經成為電力系統(tǒng)重要的用戶之一。由于軌道交通負荷是一個交直流混合的系統(tǒng)，運行方式比較復雜，且隨著時間的變化出現(xiàn)較大的波動性，因此呈現(xiàn)出移動性、時變性、非線性等特點，導致供電系統(tǒng)運行過程中容易產生低功率因數(shù)、電壓波動與閃變、諧波、以及三相不平衡等問題。不僅使供電系統(tǒng)電能質量逐步惡化，同時諧波還會引發(fā)設備過熱、運行異常和能耗損失，嚴重影響了供電系統(tǒng)的可靠性。因此，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中采用靜止型動態(tài)無功補償裝置（SVG）進行電力系統(tǒng)無功功率補償和諧波治理，提高供電系統(tǒng)的電能質量和可靠性，確保軌道交通安全高效運營。

1 SVG的基本結構原理

SVG裝置通常由VSC逆變器、直流電容器、連接變壓器（或電抗器）、斷路器及冷卻系統(tǒng)等部分構成。其工作原理是將自換相橋式電路通過電抗器并聯(lián)在電網上，通過調節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側電流的相位和幅值，使電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)快速動態(tài)無功補償?shù)哪康?。當采用直接控制電流方式時，由于SVG不再采用LC回路進行濾波，而是采用PWM電流控制技術進行濾波，是發(fā)出與負荷諧波大小相同方向相反的諧波與之相抵消，從而達到有源濾波的效果。

SVG等效原理圖如圖1所示。將系統(tǒng)看作一個電壓源，SVG可以看作一個可控電壓源，連接電抗器可以等效成一個線性阻抗元件。

SVG運行模式及其補償特性如表1所示。

2 SVG的技術特點

SVG采用了空間矢量脈寬調制（SVPWM）控制策略和基于瞬時無功功率理論的無功電流檢測方式，結合鏈式結構，解決了在接入系統(tǒng)受到擾動時所引發(fā)的各種問題，實現(xiàn)了無功補償方式質的飛躍。

從技術方面講，SVG有如下特點：（1）動態(tài)補償：可同時對無功功率和諧波進行補償，且補償無功功率可做到連續(xù)平滑雙向調節(jié)，滿足功率因數(shù)補償需求，從而取得良好的經濟效益。（2）響應時間短：整機響應時間≤5ms，可實現(xiàn)額定容性和感性輸出任意切換，滿足任何沖擊性負載的補償。（3）優(yōu)異的諧波輸出特性：SVG既可以輸出近似正弦波的無功電流用于電網補償，也可以輸出設定次數(shù)的諧波電流用于負荷諧波濾波，很好的滿足無功補償與諧波治理的綜合需求。（4）高可靠性：SVG是電流源特性，對系統(tǒng)參數(shù)不敏感，輸出無功不受母線電壓影響，且采用鏈式結構模塊化和冗余設計，一個模塊故障仍可繼續(xù)運行。（5）控制方式靈活：可單獨補償電壓、無功、功率因數(shù)，也可采用綜合控制、AVC控制等，各種模式無縫切換。（6）占地面積?。篠VG裝置模塊化、小型化，減小了占地面積，節(jié)約建造成本。（7）運行維護簡單：SVG采用模塊化設計，安裝和調試工作方便，后期運營維護工作量小。

3 SVG的應用

南寧軌道交通1號線供電系統(tǒng)采用集中供電方式，主變電站進線電源為110kV，系統(tǒng)環(huán)網電壓為35kV。由萬力主變電站和秋屋主變電站對1號線各車站、停車場和車輛段牽引變電所和降壓變電所進行供電。在萬力主變電站和秋屋主變電站主變低壓側35kV I、II母線各安裝一套榮信電力電子股份有限公司生產的SVG裝置，容量均為5Mvar。SVG裝置以變電站110kV進線無功功率及35kV母線電壓作為控制目標，動態(tài)跟蹤系統(tǒng)電能質量情況，并根據(jù)相應情況動態(tài)調節(jié)無功輸出，確保變電站在任意負荷下高功率因數(shù)運行。經過近1年的投入運行，取得了預期的效果。

3.1 諧波電壓

以秋屋主變電站運行數(shù)據(jù)為例，表2為SVG補償前后35kVⅠ段母線主要諧波電壓含有率統(tǒng)計，根據(jù)數(shù)據(jù)比對，各主要諧波電壓含有率及電壓總諧波畸變率均有明顯改善，并符合GB/T 24337-2009《電能質量 公用電網間諧波》要求。

3.2 諧波電流

表3為SVG補償前后35kVⅠ段進線主要諧波電流含量統(tǒng)計，根據(jù)數(shù)據(jù)比對，各主要諧波電流含量均有一定改善，并符合GB/T 24337-2009《電能質量 公用電網間諧波》要求。

3.3 功率因數(shù)

表4為SVG補償前后變電站110kV側功率因數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)比對，SVG投運后，系統(tǒng)電能利用率得到提高，功率因數(shù)由0.837提高到0.999，取得了良好的經濟效益。

4 優(yōu)化建議

（1）目前部分SVG系統(tǒng)啟動和退出操作較為繁瑣，建議優(yōu)化各子系統(tǒng)之間協(xié)調控制，實現(xiàn)SVG系統(tǒng)的“一鍵啟動”或“一鍵退出”功能，自動完成啟動或退出運行過程。

（2）目前變電站均按無人值班模式進行設計，SVG后臺應與變電所綜合自動化系統(tǒng)設置于控制室，實現(xiàn)就地和后臺均可進行遙控遙調等操作，便于值守人員進行運行管理。

（3）SVG強迫風冷散熱方案存在噪音較大、風壓易導致灰塵易堵塞濾網和模組散熱器，需經常清理維護等問題，建議新投入設備采用水冷散熱方案，提高散熱效率，解決閥組濾網維護工作量大及室內噪音大的問題。

5 結束語

SVG作為第三代電能質量治理技術，解決了城市軌道交通供電系統(tǒng)的低功率因數(shù)、電壓波動與閃變、諧波、以及三相不平衡等問題，達到節(jié)能降耗和電能質量改善的效果。因其優(yōu)異的動態(tài)補償能力和諧波治理功能，必將在城市軌道交通供電系統(tǒng)中得到廣泛應用。

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作者簡介：黃煥隆（1989，10-），男，壯族，廣西南寧人，大學本科，助理工程師，南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，研究方向：從事城市軌道交通供電的生產技術管理。