李 鵬

（山西黃河水文化發(fā)展有限公司，山西 太原 030002）

1 引黃工程北干線簡介

萬家寨引黃工程位于山西省西北部，該工程由總干線、南干線和北干線組成，長約449 km?？偢删€由萬家寨大壩至偏關縣下土寨分水閘；南干線由下土寨分水閘至寧武縣頭馬營；北干線由下土寨分水閘向東和至大同市附近。年設計引水總量12億m3，南干線向太原市供水6.4億m3，北干線經偏關、平魯、朔州、山陰、懷仁至大同市附近供水5.6億m3。北干線工程主要包括1座平魯地下泵站、4座調節(jié)水庫及3座調流閥室等。北干線每年10月至次年7月引水期間，平魯泵站運行向大梁水庫蓄水，以解決八九月停止引水期間北干線各供水區(qū)的用水。

2 平魯泵站供電、運行方式

2.1 供電方式

平魯泵站年運行約7300 h（每年除八九月外，其他時間基本連續(xù)運行）。泵站負荷包括泵站用電和大梁水庫用電等。泵站最大用電負荷約8.8 MW，泵站電源采用雙回線路主備供電，主電源采用引自井坪變電站的110 kV進線，線路全長5.57 km；備用線路為下土寨變電站的下大線，線路全長47 km；另外引一條10 kV母線作為泵站備用電源。供電系統(tǒng)110 kV側采用單母線接線方式，10 kV側采用單母分段接線方式，站內安裝2臺SZ10-8000/110主變壓器。

2.2 機組運行方式

平魯泵站安裝有5臺單級雙吸臥式機組，正常工況3臺運行、2臺備用，最大負荷時考慮同時運行4臺，1臺備用。5臺機組各配套1臺變速異步電動機，機組容量1800 kW，額定功率因素為0.86（滯后），額定電壓10 kV，對應設置5臺變頻器裝置用于機組啟動和變速運行，轉速變化范圍為100%~90%，且機組也可退出變頻器做定速運行，定速運行時無功補償裝置投入運行。

3 平魯泵站無功補償容量分析

根據供水需求的變化，北干線機組運行方式會發(fā)生相應變化，考慮4臺機組同時運行，其所帶泵機負荷的功率因數按0.85考慮，通過計算得出以下兩種方式運行時無功補償容量為：平魯泵站負荷由井坪站110 kV線供給（井坪接自鋪上）；平魯泵站負荷由方城站110 kV線供給（方城經下土寨至平魯）。

根據計算結果可知，平魯泵站10 kV母線電壓達到10.2 kV時，以上兩種方式運行需裝設2.6 Mvar并聯(lián)電容器，此時主變二次側功率因數均可達到0.94以上。按照電網實際要求，系統(tǒng)側功率因數一般需達到0.97左右，因此需將無功容量補至3.2 Mvar以上，平魯泵站在兩種不同運行方式下功率因素才能滿足電網要求，泵站母線電壓在允許范圍內，滿足運行要求。

4 平魯泵站無功補償裝置

平魯泵站無功補償為SVG（靜止無功發(fā)生器），設備型號為XDVAR-L10/3.2/3.2，型式為鏈式，額定輸出容量為3200 kvar。SVG無功補償裝置采用一體化獨立金屬柜體設計，其中包括控制系統(tǒng)、功率單元、電抗器和啟動裝置等，各個功能單元分別裝于一立式封閉金屬柜內，并構成一個緊密的整體。SVG裝置經高壓電纜接至10 kV母線。成套裝置采用全控型元器件IGBT，系統(tǒng)總電路采用鏈式串聯(lián)結構，星型連接，SVG功率電力電子元器件采用直接空冷+強制風冷卻方式。

此型號SVG原理是將自換相橋式電路通過變壓器或電抗器并聯(lián)在電網上，適當調節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，通過控制其交流側電流就可使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償的目的。在補償容量足夠的前提下，10 kV母線側的實時功率因素數值高于0.96，動態(tài)響應時間不大于10 ms。無功功率輸出特性為電流源輸出，在系統(tǒng)電壓降低到20%仍能輸出額定無功電流。

本裝置由4個功率柜、1個控制柜、1個啟動柜和連接變壓器組成。

5 無功補償在平魯泵站中的作用

北干線平魯泵站10 kV母線側并聯(lián)SVG無功補償裝置，在實際運行時，主要控制目標是無功功率及母線電壓，同時起到補償諧波的作用。

設定電壓參數后，根據目標值調節(jié)自身的無功輸出，以滿足線路中恒定電壓的要求；裝置提供恒無功和負荷補償兩種方式：當系統(tǒng)電壓低于設定的電壓值后，裝置輸出容性無功以提升系統(tǒng)電壓。當系統(tǒng)電壓高于設定值，裝置輸出感性無功以降低系統(tǒng)電壓。

平魯泵站的高壓變頻裝置整流橋的交流側是諧波電流源，別博電流注入引黃工程供電系統(tǒng)后，會在系統(tǒng)各處電壓產生諧波分量，有可能與供電系統(tǒng)形成串聯(lián)或并聯(lián)諧振，還可能會引起更為嚴重的諧波放大問題。而泵站裝設的無功補償裝置通過計算補償對象中的諧波和無功等電流分量，可對大小和頻率變化的諧波進行補償，同時設定補償基波無功和補償諧波的情況下，裝置優(yōu)先補償基波無功，然后在容量范圍內補償相應的諧波。

通過以上方式，SVG裝置動態(tài)跟蹤平魯泵站電能質量變化，根據變化情況動態(tài)調節(jié)無功輸出，保證了泵站的無功補償和無功平衡，對平魯泵站在負荷變化下的高功率因素、低損耗運行，增加110 kV線路有功功率的輸送比例，降低線路損耗，提高經濟效益發(fā)揮了積極作用，同時該裝置運行調節(jié)特性好，保障了泵站機組運行穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)安全性。

目前平魯泵站已投入運行，運行情況良好，無功補償設計合理，滿足安全可靠運行的要求。