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摘 要：文章以重庆钢铁集团应用SVC的情况为背景,介绍了为了提高电能质量所采取的动态无功补偿器的原理及其对保障供电系统的安全、稳定、经济运行发挥的作用.
关 键 词：电能质量SVC运行
中图分类号：TH166 文献标识码：A文章编号：1674-1723（2012）08-0187-03
冶金行业是电网中的用能大户,根据冶金企业配电网的特点,对无功补偿与高次谐波治理方法进行研究,对提高企业供电可靠性、降低损耗、提高用电设备出力等具有重要意义.
冶金行业负荷具有容量大、冲击大、起制动频繁、工作连续性等特点.轧机、电焊设备、炼钢电弧炉等冶金设备的运行会引起无功发生波动、功率因数低、三相不平衡、谐波含量超标；大型风机、轧机主传动等较多应用大功率变流、变频装置,容量有的达上万千瓦,是冶金企业的主要负荷.这些设备在调速过程产生的谐波干扰将直接影响配电系统的电能质量,尤其是在这些传动设备的加、减速阶段,谐波干扰特别严重,而交-交变频调速系统产生的谐波不仅含有一般变流装置中的整数次谐波,而且含有基频和特征次谐波的旁频成分,频率分布广、含量较高,不仅会造成电网电压畸变,还可能造成电网在某些频率下的谐振,这些问题必须加以治理.
静止型动态无功补偿器（SVC）具有为供电系统提供恒定的无功功率,恒定的功率因数；消除谐波,减少谐波对电网及设备的损害；抑制电压波动及闪变,稳定电压；消除三相不平衡；治理负序电流等功能.
一、SVC工作原理
SVC称为“静止型动态无功补偿器”,主要用于补偿用户母线上的无功功率,这是通过连续调节其自身无功功率来实现的.用表示系统总无功功率,为用户负荷的无功功率,为晶闸管控制电抗器（以下简称TCR）的无功功率,为电容器无功功率,上述平衡过程可以用如下公式来表达：
负荷工作时产生感性无功功率,补偿装置中的电容器组提供固定的容性无功功率,一般情况下后者大于前者,多余的容性无功功率由TCR平衡.当用户负荷变化时,SVC控制系统调节TCR电流从而改变值以跟踪,实时抵消负荷无功,动态维持系统的无功平衡.
TCR装置的组成和工作原理如下图所示：
（a）单相电路结构图（b）电压电流关系
图1TCR装置原理示意图
TCR的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联.晶闸管在电源电压的正负半周轮流工作,当晶闸管的控制角α在90°到180°之间时,晶闸管受控导通（控制角为90°时完全导通,180°时完全截至）.在网压基本不变的前提下,增大控制角将减小TCR电流,减小装置的感性无功功率；反之减小控制角将增大TCR电流,增大装置的感性无功.其电压－电流特性曲是TCR在导通角为某一特定角度下的伏安特性.就电流的基波分量而言,TCR装置相当于一个可调电纳.
三相平衡负荷的无功补偿通常采用平衡调节算法,而三相不平衡负荷（如电弧炉、电气化铁路等负载）则广泛采用分相调节,能够取得良好的电能质量治理效果.
二、SVC在重庆钢铁集团的应用效果
电弧炉在熔化期电弧频繁时起时灭,电流断续,引起电压闪变,而到精炼期之后电弧稳定,闪变问题基本消失.当电弧炉无功功率增加时,系统电压下降,其中电弧炉所连的母线电压下降最严重,一台电弧炉增加35Mvar无功时,该台电弧炉所连母线冶炼变_02电压与正常比较跌落11.405%,当两台电弧炉同时增加35Mvar无功时电压闪变最严重,电弧炉所连母线冶炼变_02和冶炼变_03电压跌落分别达到12.683%.如表1所示：
SVC会根据需要发出无功功率以满足电弧炉的无功需求,保持电压稳定,但是实际运行时,SVC跟随电弧炉无功需求所输出的无功功率会有一定的延迟,不能完全补偿无功的变化.如表2所示.
实际运行时SVC的动态无功跟踪偏差可认为在5Mvar以内,这种情况下各母线的电压波动情况如表3.2所示,电压变化很小,最严重的两条母线即电弧炉所连母线冶炼变_02和冶炼变_03电压变化分别为1.593%,在通常要求的2%范围之内,满足国家标准的要求.
SVC在冶金行业供电系统的应用,可以减少谐波对电网及设备的损害；抑制电压波动及闪变,稳定电压,保障供电系统的安全、稳定、经济运行.