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SVG在电力行业中的应用

作者:罗运成、范少春  来源:湖北三环发展股份有限公司    日期:2014-4-21  浏览:

1.引言

无功发生器(StaticVarGenerator),简称SVG,是当前最先进的无功补偿技术,被广泛应用于电力、风电、冶金、煤炭等行业。

电力系统负荷中心动态无功支撑不足是我国电网长期存在的一个突出问题,对系统的安全稳定运行构成了严重威胁。无功发生器(SVG)是柔性交流输电系统(FACTS)的核心装置和核心技术之一,是FACTS第二代核心装置的典型代表。SVG并联于电力系统,具有无功双向流动、输出无功电流几乎不受系统电压变化的影响、响应速度快、谐波特性好等一系列优点,是继同步调相机、机械开关投切电容器(MSC)、接触器投切电容器(HVC)、晶闸管投切电容器(TSC)、磁控电抗器(MCR)、相控电抗器(TCR)等传统无功调节手段后,新一代的动态无功补偿设备。

2.SVG的工作原理及其与其他无功补偿装置性能的比较

无论何种结构的SVG,均可等效为电压源变流器(VSC)和换流电抗串联的结构,与系统并联使用,向系统注入连续可调的容性或感性无功电流,大小与系统电压无关。也有将其描述为静止的同步调相机。若VSC的输出电压为UC,系统电压为USSVG的基本原理是:控制UCUS同相位,当UC>US时,SVG向系统发出无功功率;当UCS时,SVG从系统吸收无功功率;当UC=US时,没有无功功率交换。考虑到SVG运行时本身的损耗,实际装置中UC往往滞后US一个小角度,如下表。

运行模式

波形和矢量图

说明

空载运行模式

UI=US,IL=0SVG不吸发无功

容性运行模式

UI>US,IL为超前的电流,其幅值可以通过调节UI来连续控制,从而连续调节SVG发出的无功

感性运行模式

UIS,IL为滞后的电流。此时SVG吸收的无功可以连续控制

与目前广泛应用的动态无功补偿设备静止无功补偿器SVC(一般指TCR型)相比,SVG具有更好的性能。

1)启动冲击小:启动速度快且冲击电流可限制在很小的幅值。

2)动态连续补偿:可以从额定的感性工况到额定容性工况连续输出,与固定电容器或电抗器组合可构成任意范围连续补偿。

3)响应速度快:具有510ms的快速输出无功特性,而传统的SVC响应时间一般在2040ms(太快可能引起电抗和电容器产生振荡)。

4)谐波特性好:SVG输出电流完全可控可以输出接近正弦的基波无功电流。特别的,链式结构的SVG,由于不需要连接变压器,而且等效开关频率高,可实现谐波补偿功能。而SVC在运行过程中会产生大量不可控的谐波电流,需要附带无源滤波支路来对自身产生的谐波电流进行滤波。

5)占地面积小:安装尺寸一般只有SVC1/2-1/3,还可以做成移动式装置,配置起来更加灵活。

6)损耗小效率高:SVG等效运行损耗一般只有SVC1/3-1/2,等效运行耗电量大大低于SVC

7)补偿能力强:SVG输出电流不依赖于系统电压,系统电压跌至20%仍可输出额定无功电流,而SVC输出电流与系统电压成正比下降。达到同等补偿效果SVG容量可以比SVC容量小20-30%。

8)可*性好:SVG可等效为一个可控电流源,对外部系统运行条件和结构变化不敏感,不易出现振荡现象。而SVC采用大量电容电抗器,当外部系统容量与补偿装置的容量可比时,会产生不稳定性而发生振荡。

各种无功补偿技术特性如下表所示:

\

SVG

SVC

MCR

HVC

TSC

能量模式

非储能式,损耗低(<0.8%

储能式,损耗大(3%

储能式,损耗大(3%

储能式,损耗低(1%

储能式,损耗大(3%

占地面积

适中

工程量

安装方式

户内组柜式

户外开放式

户外开放式

户外开放式

户内组柜式

响应速度

<5ms</