SVG无功补偿技术在低压配电网中的应用

当前的配电补偿方式会造成低电压配电系统的大量无功传输，提高了线损并降低了电能质量，SVG静止无功发生器既可以产生无功，又可以滤除谐波，从而提升电能质量，特别适用于低压配电系统。现主要从无功补偿方式出发，对低电压配电网的无功补偿技术，以及基于SVG的无功补偿方面进行了研究，并提出了SVG在低电压配电系统中的功能和优势。

我国的电网主要依靠电压等级进行区分，其中66kV／110kV被称为高电压配电系统，20kV／10kV／6kV为中电压配电系统，而220V／380V为低电压配电系统。配电系统中广泛存在的问题是供电可靠性、电能质量问题以及传输效率问题。其中的传输效率是指配电系统输送至用户的电能，与从输电网络中获得的电能的比值。输送效率与多种因素相关，其中一个重要问题就是无功补偿问题。SVG静止无功发生器既可以产生无功，又可以滤除谐波，从而提升电能质量，特别适用于配电系统。本文以此出发，探讨低电压配电系统中的无功补偿问题，尤其是以SVG作为无功补偿方式的技术及应用。

1.低电压配电系统的无功补偿

配电系统特别是低电压配电系统直接与负荷相连，由于负荷主要表现为感性，需要消耗大量的无功功率，这就要求配电系统提供大量的无功传送至负荷，增加了线路所需传输的电流，从而提高了有功功率损耗，加重了电压损失。有效的办法就是进行无功补偿，可以提高配电网稳定性，并且减少有功损耗和电压损失。

当前，我国的无功补偿广泛采用了在变电站母线上进行集中补偿，从而使补偿的无功集中于高、中压配电网，而低电压配电系统中补偿很少。这种补偿方法，固然有电网公司出于补偿便利和控制方便考虑，集中进行补偿提高了变电站处的功率因数，但低压配电系统中仍然有大量无功输送，这就导致了低电压配电系统中的线损远远超过了高、中压配电网，而且会出现变电站中功率因数很高，而负荷处功率因数仍然不高的状况。这种补偿方式的另一个问题是，集中补偿不利于无功的准确性，大量的电容器无法做到实时灵活的投切，经常出现无功补偿不足的情况。

对于低电压配电系统进行无功补偿，可以采取的方式有低压集中补偿、用户终端分散补偿以及在配电线路中进行无功补偿。集中补偿可以保证用户侧的电压水平，对配电变压器的降损极为有利；用户侧的分散补偿常按照最大无功功率需求来确定补偿容量，因而设备利用率较低；线路补偿方式虽然在理论上很有效，但由于配电线路节点多，支路多并且走线复杂，因此实际操作困难，需要较强的优化模式来配置才能达到理想的效果。

2.SVG补偿技术

SVG即静止无功发生器，与电容器补偿不同的是，SVG并不是在通过容性器件产生无功功率，而是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接与电网相连，通过调节桥式电路的交流侧输出电压来满足调节无功的目的。无功功率的传输实际上是电压与电流的关系问题，通过调节电压的幅值和相位，就可以吸收或者发出无功。SVG分为电压型与电流型，以调节的目标划分，比较典型的是电压型SVG，其工作原理是通过整流桥从交流系统中吸取电能对直流侧电容充电，从而保持电压稳定。进而通过控制器控制开关器件，根据电网所需要的无功情况，改变三相逆变器向系统输入感性或者容性无功。

SVG技术的关键是其控制方法，其控制的对象为无功补偿电流和有功电流，分别对应于产生系统所需的无功与补偿系统消耗的有功。控制系统的主要任务是根据实时测量到的接入点电压和补偿前电流，对比所需要达到的功率因数，计算出需要补偿的电流幅值与相位；并根据接入后的电压与实际注入电流，计算出SVG注入电网的无功电流，二者的比较形成闭环控制，从而可以稳定动态地实现无功功率补偿。实际采用的控制方法可以分为直接电流控制与间接电流控制，直接电流控制方式的响应速度和控制精度都较高。直接电流控制方式的本质是对电流的跟踪比较与控制，即根据定值调整输出值并进行试比较，通过脉宽调制达到精确控制。

3.SVG应用于低电压配电系统

3.1 应用于低电压配电系统的功能

将SVG应用于低电压配电系统，其主要功能体现在以下方面：

（1）提高配电线路的稳定性和可靠性。SVG可以灵活控制对用户的电能输送，具有更高的可靠性，对于系统而言便是稳定性的提高，特别是电压稳定性。

（2）维持用户侧电压在设定的水平，保证了电能质量。对于用户而言，电压水平较高可能会导致用电设备的损坏，电压水平较低可能导致设备无法正常工作或者产品质量出现问题，保证电能质量对于满足用户要求和提高供电企业的服务水平都有重要意义。

（3）提高功率因数，降低输送损耗。降低线损、节能降耗一直是配电管理工作中的重要方面，其中有效地进行无功补偿从而提高功率因数是重要措施，靠近用户侧进行补偿，大量减少了之前在高、中压配电网进行集中补偿的缺陷，减少了从高、中压配电网到低压配电网传送无功过程中导致的有功损耗。靠近用户侧补偿还可以保证用电侧的功率因数维持较高水平，在提高供电企业效益的同时降低了用户的用电费用。

（4）提高电能质量，抑制三相不平衡、电压波动、闪变等问题。由于SVG是对三相同时进行调解，可以保证三相的平衡，更可以保证电压质量。

3.2 对于低电压配电系统的适应性

通过以上分析研究，SVG具有大量的优势，如果能够在低电压配电系统中表现出良好的适应性，将具有广阔的前景。当前SVG已经有了一些应用，针对当前低电压配电系统的状况和特点，在应用过程中表现的适应性如下：

3.2.1适用于各种负荷情况

低电压配电系统的重要特点之一是负荷状况复杂，对于靠近负荷安装的SVG，只有适应各种负荷情况才能取得广阔应用。对应于负荷状况受时间因素影响较大的状况，如白天工作时间负荷水平较高，而夜间负荷水平较低甚至没有负荷的情况，由于SVG是动态调节补偿状况，在负荷水平较低时，补偿电流也相应较低。对于负荷水平较高时，SVG的补偿电流也相应提高，同时调节电能质量，保证用户的可靠用电。

3.2.2解决时效性问题

传统的无功调整往往依靠人工投切进行调节，投切速度慢而且不灵活，无法满足负荷快速变化的需要。传统的补偿方式是按照负荷水平和长期的功率因数水平进行控制，看似补偿合理，但因为投切不方便，无法保证时效性，往往表现出在某段时间内补偿水平过高，而在某段时间内补偿不足。SVG是根据实时负荷状况自动调节，调节速度快并直接反映在负荷上，持续提供补偿电流，从而解决了时效性问题。

3.2.3解决补偿效果问题

传统无功补偿的另一个重要问题是由补偿元件导致的。电容器的特点决定了在电压水平越低的情况下，补偿的无功越少。这一特点对于无功补偿是极为不利的，因为电压水平低对应为无功缺额较多，而补偿量降低将导致问题更加严重。SVG的采用，可以在电压水平低、无功缺额大的情况下提高补偿电流，从而使多种情况导致的电压降低时仍能保证电压水平，解决了补偿效果的问题。

4.结语

本文从配电系统的无功补偿出发，对基于SVG的无功补偿方面进行了研究，并提出了SVG在低电压配电系统中的功能和优势。SVG可以适应多种负荷状况，并解决了补偿中的时效性问题和补偿效果问题，是一种非常适用于低电压配电系统的无功补偿方法，其必将得到大量的推广和应用