高压无功补偿装置的发展及应用

1. 高压无功补偿装置的发展

1.1 技术发展概况

2008年我国电力装机容量为79253万千瓦，发电量达34334亿千瓦时。其中电能绝大部分用于电动机和电冶炼、电加热、点解等场合。由于高压电器的使用，在启动或运行中对电网的影响比较大，如对电网的冲击、无功损耗等。传统的高压无功补偿装置常采用串联电容器、并联电抗器和电容器等。由于电容量和电抗量是固定的，不能随负载的变化而跟踪无功变化。后来又出现了同步调相机方法对无功进行跟踪补偿。其效果优于固定式补偿。但当调相机控制不当，会造成系统中的逆变器换相失败。后来由于大规模集成电路和大功率器件的飞速发展，为FACTS—柔性交流输电系统的开发提供了条件，如SVC—静止型动态无功补偿器。已简称为静止型无功补偿器。近些年又出现了更为先进的无功补偿器，SVG—静止无功发生器。也有称为ASVC—高级无功补偿器，或CTATCON—静止调相器或CTATCOM—静止补偿器。当前高压无功补偿装置应用最广泛，且效果最好的是SVC和SVG。

1.2 SVC和SVG应用场合

我国生产的SVC和SVG已广泛应用于电弧炉、轧机、电机车、提升机、电力传输、变电站、发电厂等现代电力系统，实现无功补偿、谐波抑制、负序电流抑制、电厂发电机次同步振荡抑制（SSR）等，并进行了理论和应用的研究，改善了电能质量，实现了电力系统安全运行，且达到显著节能的效果。

1.3 高压无功补偿的效果

（1）对动态无功负载的功率因数进行校正；

（2）改善电压调整率；

（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；

（4）降低过电压；

（5）减小电压闪烁；

（6）抑制次同步谐振；

（7）减少电压和电流不平衡；

（8）抑制负序电流。

在具体用电系统中，针对负载的性质，无功补偿器的布置方法，数量，容量（乏值），达到的效果是不一样的。有些补偿效果是相互关联的，可能是上述效果的某项或某几项。采用高压无功补偿装置后，突出效果是节约电能，据实际调查大约节能在15%-45%之间。一般补偿装置使用1.5年-3年的节电费用即可偿还设备投资。

2. SVC、SVG的应用

我国SVC已展现中国智慧，大型电气节能技术的领跑者，其年产量四年来已居世界第一，成就全球霸主地位。除了国内多种行业应用外，还出口到印度、越南、阿曼、尼日利亚、泰国、土耳其、巴西等国。由于国内SVC、SVG的产品质量和产量都可满足工程使用要求，故国家已经禁止进口。

我国生产的SVG已经在轨道交通和风电领域开始批量应用，效果良好，即补偿了无功，又平衡了负序电流，SVG目前造价偏高，在一定程度上限制了SVG的应用。从控制方式、节约材料等方面，SVG是今后的重点发展方向，如果大批量生产可使成本下降。

近期SVC的典型应用是在大型发电厂采用SVC抑制次同步振荡工程。这是我国SVC创造性的应用实例，SVC在电厂中的应用，为我国SVC的应用开辟了新的领域。

3. SVC和SVG发展预测

我国经济的快速发展，2005年至现在是SVC和SVG销售量猛增的时期。此期间也有800余台（套）应用于工程中。考虑到全球金融危机的影响，冶金行业影响较大，但发电、电网、轨道交通、煤炭等行业仍会快速发展。考虑运行安全、稳定，特别是节约电能的需要，我国高压无功补偿装置仍将保持快速发展。SVC和SVG未来五年需求量将呈直线增加。