【摘要】在供電系統(tǒng)中具有非常重要的地位，對于提高供電效率起著不可或缺的作用。文章概述了無功補償技術的三個發(fā)展階段，指出SVG技術現(xiàn)已成為無功功率補償技術中較為先進的技術，并對SVG補償技術的原理和功能進行了介紹。

【關鍵詞】無功補償；SVG；動態(tài)無功補償；發(fā)展研究

1 無功補償發(fā)展概述

無功補償?shù)娜Q是無功功率補償（Reactive Power Compensation），其主要作用是減少輸電損耗，提高功率因數(shù)，在供電系統(tǒng)中具有非常重要的地位，對于提高供電效率起著不可或缺的作用。無功補償技術的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷改進與完善的過程，本文將其發(fā)展歷程劃分為以下三個階段。

1.1 電容調節(jié)式補償階段

這一階段的補償技術主要是通過調節(jié)電容進行補償，分為以下兩種形式：（1）固定補償。固定補償不以線路運行的力率情況投入固定電容量作為補償，力率過低時補償會不足，功率因數(shù)偏低；力率偏高時補償過量，功率因數(shù)理論上很高，有可能造成無功電流倒供電網(wǎng)，無功電度表就當作功率因數(shù)偏低論處，行度變快，相當于功率因數(shù)偏低。（2）分組投切。分組投切是利用真空開關分組自動投切的補償裝置，早期的機械方式投切電容器（MSC）適應性差，安全性能也較差，現(xiàn)在已經(jīng)逐步被淘汰。后采用晶閘管反并聯(lián)方式投切電容器（TSC），具有很強的操作壽命，而且可以精確控制晶閘管的投切時刻，能有效減少投切時的沖擊電流和操作困難，主要缺點是響應速度比兩個晶閘管反并聯(lián)方式稍慢。

1.2 調壓調容和調節(jié)電感式補償階段

（1）通過調壓調容的方式進行無功補償。其工作原理是根據(jù)Q=2πfCU2改變電容器端電壓來調節(jié)無功輸出，實現(xiàn)自動補償。（2）通過調節(jié)電感抵消容性無功的方式進行無功補償。這一階段的補償技術以SVC為代表，主要優(yōu)點是：不僅能快速平衡負荷的無功、三相同時或分相調節(jié)有功，還能夠高效率地抑制高次諧波和負序，對于改善供電系統(tǒng)的電能質量，提高運行效率有顯著效果。

1.3 調節(jié)逆變器輸出電壓式補償階段

現(xiàn)階段，無功功率補償技術正在從傳統(tǒng)的電容器并聯(lián)補償向SVG技術過渡，SVG技術現(xiàn)已成為最為先進的無功功率補償技術。SVG在電網(wǎng)中采用并聯(lián)方式，作用等同于一個可變的無功電流源。SVG通過對逆變器交流側輸出電壓的相位和幅值進行調節(jié)，迅速發(fā)出或者吸收所需要的無功功率，以實現(xiàn)快速動態(tài)調節(jié)無功的目的。與其他的補償裝置相比，SVG具有調節(jié)速度更快，運行范圍更寬等優(yōu)點。

2 SVG補償技術的原理和功能

2.1 SVG補償技術的原理

SVG補償技術的基本原理是指將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，由高頻開關器件發(fā)出無功電流，控制電流的相位、幅值、頻率，快速跟蹤補償系統(tǒng)電流，消除無功。

SVG有三種運行模式。其一是空載運行模式。SVG變流器的輸出交流電壓與電源系統(tǒng)的電壓相等，SVG交流器與電力系統(tǒng)之間不產(chǎn)生電流，也不發(fā)生無功率交換。其二是容性運行模式。SVG變流器的輸出交流電壓大于電源電壓，SVG交流器與電力系統(tǒng)之間產(chǎn)生電流，且超前系統(tǒng)電壓，SVG將容性無功逆變回饋到電力系統(tǒng)。其三是感性運行模式。SVG變流器的輸出交流電壓小于電源電壓，SVG交流器與電力系統(tǒng)之間也產(chǎn)生電流，且滯后系統(tǒng)電壓，SVG將向電力系統(tǒng)提取感性電力系統(tǒng)與SVG變流器之間有電流無功。

2.2 SVG補償技術的特點

SVG補償技術的主要特點是：（1）能夠避免諧波放大，保證系統(tǒng)安全。SVG是可控電流源，只補償基波無功電流，系統(tǒng)諧波電流不會造成補償設備損壞，同時能避免串電抗的電容器組可能造成的諧波放大；（2）避免無功倒送。SVG能夠隨著負載變化而變化，對功率因數(shù)進行動態(tài)連續(xù)補償，既可以發(fā)無功，也可以吸收無功，從而真正避免了無功倒送的發(fā)生；（3）能夠實現(xiàn)負荷平衡；（4）不僅能補償無功功率，還能對諧波進行動態(tài)補償；（5）在不受母線電壓影響的情況下就能輸出無功電流，且輸出電流隨母線電壓線性降低。

2.2 SVG補償技術的功能

SVG補償技術的主要功能包括以下六個方面：

（1）提高電能質量。SVG采用以IGBT技術為代表的有源濾波技術，不受系統(tǒng)參數(shù)變化的影響、無諧波放大危險，能夠有效抑制負載頻繁波動導致的不良影響，消除無功沖擊，濾除諧波，提高電能質量。

（2）降低線損。SVG能夠減少線路損耗50%以上。就全國講，線路損耗約占據(jù)12%，其中無功損耗占比例很大。因配電系統(tǒng)中有大量感性負荷，能夠耗費很大比例的無功，從而使電力設備的有效利用率大大降低。而SVG具有無功功率動態(tài)補償?shù)墓δ?，能夠最大限度地降低線損，從而大大提高電力設備的利用率。

（3）提高系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。由于缺少大型無功電源，再加上負荷中心較大的負荷容量，極易造成電壓偏低甚至電壓崩潰。SVG能夠對無功功率進行快速調節(jié)，實現(xiàn)對負荷側電壓的有效調節(jié)，最終提高供電系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。

（4）擴大輸電線路的傳輸容量。由于輸電線路跨地域廣，線路越長，電能的傳輸容量就越低。在輸電線路中安裝SVG，既可以對輸電線路的無功功率進行補償，還可以在出現(xiàn)故障時及時進行快速的無功調節(jié)，防止阻尼系統(tǒng)震蕩，從而大大提高輸電線路的容量和穩(wěn)定性。

（5）平衡補償不對稱負荷。三相電壓不平衡能夠促使中性點形成較高對地電壓，電子設備因此會積累大量的靜電以致?lián)p壞；三相不平衡運行也使線損增加；負序電流的存在會加大變壓器的折損，變壓器因發(fā)熱會減小有效輸出容量。SVG補償技術不僅能平衡電源電壓，還可補償由負載不平衡引起的電壓不平衡。

（6）抑制電壓閃變與波動。電壓閃變和波動是由負荷的過快變化而引發(fā)的，其危害較大。抑制電壓閃變與波動最常見的措施是對負荷波動進行實時動態(tài)補償，安裝SVG補償技術。SVG的響應速度一般小于5m/s，其快速響應的特點對抑制電壓閃變和波動有很好的效果，且在相同的補償容量下，SVG對電壓波動和閃變的補償效果最好。

3 結束語

SVG是新一代動態(tài)無功補償和諧波治理領域最新技術應用的代表，不僅可靠性高，反應速度快，補償效果好，還能克服重復投資的弊端，是無功補償技術領域的重要發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1]李曠，劉進軍，魏標.直接電流控制的SVG補償不平衡電壓的研究[J].電力電子技術，2004，38（6）.

[2]徐惠勇.無功功率補償中SVG技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].應用能源技術，2012，（2）.

[3]無功動態(tài)補償與SVG補償技術的發(fā)展研究.

作者簡介

范琛琛，出生：1981年9月，性別：男，民族：漢，籍貫：杭州，現(xiàn)供職單位：浙江省天正設計工程有限公司，郵編：310012，職稱：工程師，學位：工程碩士，研究方向：電氣工程。