台达第三代无功补偿装置SVG的推广价值

【摘要】本文主要介绍传统无功补偿装置的应用现状，同时，通过对比应用效果，指出了传统无功补偿装置的弊端以及第三代无功补偿装置的经济价值。

【Abstract】This paper introduces application status of traditional Reactive power compensation device ,meanwhile, through the comparison of application effect, defects of traditional Reactive power compensation device and economic value of SVG are pointed out.

【关键字】SVG;功率因数;配电系统

【Keywords】SVG; power factor; power distribution system

1 传统无功补偿装置应用背景及现状

随着中国三十年的经济高速发展，电力电子设备在各行业得以普遍使用，变频电源、整流电源、逆变电源、开关电源、节能灯等典型非线性负载在配电系统占比越来越高。传统无功补偿装置在现代配电系统应用中，不但不能有效提升配电系统功率因数，降低系统线损，反而变成主要的故障源——电容器严重漏油、串抗频繁烧毁、保险损坏爆炸，严重时会造成系统火灾系统停电等恶性事故，以下是谐波造成补偿柜和系统问题的典型照片。

图1 接触器烧毁

图2 严重漏油损坏

图3 对地短路

图4 系统火灾

2 测试数据分析

通过测试浙江某大型船舶制造公司的一个船坞配电室传统无功补偿投入前后数据可以清晰看到传统无功补偿对谐波严重放大的情况。

图5 配电系统架构图

测试地点为1#变380V低压总进线开关侧：

表1投入传统无功补偿装置前后对比:

由以上数据可以清晰看出投入传统无功补偿装置前后：配电系统电压畸变率由4.8%放大到6.5%，超过国标14549-93标准;配电系统电流畸变率由9.5%放大到18.9%，总谐波电流由由112A放大到202A;配电系统电流波形由不规则单峰变成双峰，主要放大谐波以5次和11次谐波最为明显。

该配电系统频繁出现电容器损坏故障及严重漏油现象，也频繁出现空压机变频器模块莫名击穿损坏问题。

图6系统故障局部

3 配电系统存在的风险

据了解，配电系统包括有大量焊接机和变频控制的空压机等非线性电源，谐波含量较高，传统无功补偿装置投入配电系统会导致以下风险：

传统无功补偿装置严重放大系统谐波含量，导致其公共连接点谐波含量超标污染电网，引起供电部门关注，严重时会给企业下停电整改通知单;

传统无功补偿装置无法跟踪负载波动速度，可能造成系统谐振，导致电气设备的过压过流以致保护断电，使生产中断，产生严重后果;

由于传统无功补偿装置不能正常运行，配电系统功率因数低下，变压器、母排、各种配电元件中流经大量无功电流，使变压器、母排、各种配电元件容量下降且发热严重，可能出现过载现象烧坏设备;

放大的谐波产生积肤效应，会造成变压器线圈、母排、断路器、电缆等电气元件严重发热，元器件发热会导致火灾、短路等问题，给系统安全造成极大风险;

超标的电压谐波会严重干扰整条生产线的弱电系统，以及造成变频器、开关电源等设备控制模块损坏，导致生产线不能正常运行，影响企业效益;

放大的谐波电压叠加在基波电压上随着负载快速波动，会造成电压波动幅度大、频率快，给产品品质和寿命带来很大影响;

谐波极易造成保护误动作，冲击断路器的保护限值，造成断路器莫名跳闸甚至烧毁，一旦发生，给生产线造成极大损失;

以上情况最终会造成配电系统不能连续安全运营、用户投资不能得到有效回报、用户产品成本增加及运营成本升高、用户生产效率降低或产能降低、用户能耗巨大。

4 现状分析、建议及治理效果

4.1现状分析

传统无功补偿装置导致配电系统谐波含量严重放大，且补偿装置元器件频繁烧毁，分析得原因如下：

电容器容抗对高次谐波呈现低阻抗、容抗和以下参数相关。XL=1/(2X3.14XfXC)，配电系统的谐波含量越高，即频率次数越高则容抗值越低，相同的电压下，会造成电容器的电流异常放大。导致配电系统谐波电流异常升高，电容器过流、接触器、保险、导线等均存在严重过流发热情况，从而造成补偿装置电气元器件频繁损坏。

谐波电压对电容器的危害。传统无功补偿装置放大配电系统谐波电流，该谐波电流和配电系统的变压器感抗及系统阻抗耦合后导致配电系统电压发生畸变;超标的谐波电压叠加系统的基波电压后会导致系统电压升高，造成电容器端电压超过电容器的额定电压，据相关资料电容器的端电压升高10%，会导致电容器的寿命缩短一半时间;当网侧的背景谐波电压超标时，也会导致传统无功补偿装置电容器的使用寿命缩短。