高压动态无功补偿装置在农村电网中的应用

1 前言

随着国家支农惠农政策的相继出台，农村经济得到迅猛发展，农民生活逐年改善。在用电方面，随着全面实现城乡同网同价，机械化生产、电气化生活在农村逐步推广，电视机、电冰箱、洗衣机、电磁炉、电饭煲、空调等家用电器得到迅速普及，农村的用电量日益增大，以每年约10%～15%的速度持续递增。这些电器设备的增加对电能质量造成了巨大的污染。主要体现在谐波严重超标，造成变压器、电机、电容器组和线路的损耗加剧，甚至危及设备安全;产生的负序电流对电机等旋转机械产生附加转矩，降低工作效率，增加能耗;由于冲击无功的作用，对电压造成严重的波动和闪变，降低生产效率，单位能耗增加，同时造成产品质量下降。对这些大冲击非线性负荷或不对称负荷应进行就地无功补偿和用电污染治理，即对该类污染从源头进行治理，以达到电能质量治理、节能降耗、增加产量和提高产品质量的目的。

因此，采用无功发生器技术是解决这些问题的最有效措施之一，一方面可以抑制电压波动，改善电能质量，另一方面对系统的阻尼特性也有一定程度的改善;可以提高受端电网的动态无功备用水平，提高受电能力。

无功补偿技术的发展经历了从同步调相机→开关投切固定电容→静止无功补偿器(SVC)→静止同步补偿器(SVG)的过程。静止无功补偿器(STATCOM，又称SVG)采用了全控型开关器件(如IGBT)，所以其动态补偿效果是早期的同步调相机、电容器等无功补偿装置不能比拟的。静止无功发生器以其较低的谐波，较高的效率，较快速的动态响应，将成为输电系统中的重要设备。农村经济发展和农民生活水平的提高，离不开作为基础产业的电力的支持，农村电网对建设社会主义新农村有着至关重要的意义。

2 风光STATCOM(以下简称FGSVG)与传统补偿装置的比较

风光STATCOM(以下简称FGSVG)是山东新风光电子科技发展有限公司自主研发的高压动态无功补偿装置，采用现代电力电子、自动化、微电子及网络通讯等技术，采用先进的瞬时无功功率理论和基于同步坐标变换的功率解耦算法，以功率因数、电网电压或者两者分时间段作为控制目标，动态的跟踪电网电能质量变化来调节无功输出，实现电网的高质量运行。FGSVG拥有自主知识产权和多项发明专利，以其较低的谐波，较高的效率，快速的动态响应，成为输电系统中的重要设备。

FGSVG与同步调相机、SVC装置比较具有如下优点：

(1)采用数字控制技术，系统可靠性高，基本不需要维护，可以节省大量的维护费用;

(2)在提高系统的暂态稳定性、阻尼系统震荡等方面的性能大大优于传统的同步调相机;

(3)控制灵活、调节速度更快、调节速度广，在感性和容性运行工况下均可连续快速调节，响应速度可达毫秒级;

(4)静止运行、安全稳定，没有调相机那样的大型转动设备，无磨损，无机械噪声，将大大提高装置寿命，改善环境影响;

(5)对电容器的容量要求不高，可以省去常规装置中的大电感和大电容及庞大的切换机构，使FGSVG体积小、损耗低;

(6)连接电抗小。FGSVG接入电网的连接电抗，作用是滤除电流中存在的较高次谐波，另外起到将变流器与电网连接起来的作用，因此其电感量远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量;

(7)FGSVG 输出电流不依赖于电压，表现为恒流源特性，具有更宽的运行范围。而SVC本质是阻抗型补偿，输出电流和电压成线性关系。因此系统电压变低时，同容量 FGSVG可以比SVC提供更大的补偿容量，FGSVG若配合同容量固定电容器可构成0～2倍容量的动态容性无功补偿器，性价比更高;

(8)FGSVG 比SVC具有更快的响应速度，因而更适合抑制电压闪变。FGSVG响应时间在10 ms以内，而SVC响应时间一般在大于40 ms。FGSVG从额定容性无功功率变为额定感性无功功率(或相反)可在1 ms之内完成，这种响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿;