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第 3 0 卷第 3 期 2 0 1 0年 9月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 3 0 No 3 S e pt e mb e r 2 01 0 S V G在 冶金企业 电力 系统 中的应 用 衡 喜峰 ( 西林钢铁集团有限公司 ， 伊春1 5 3 0 2 5 ) 摘要 ： 本文通过变 电所因谐 波导致的电容器故障 问题 ， 介绍 了 S V G技术及其 在冶金企业 电力系统中的应用 。 关键词 ： 无功补偿 ； 谐波治理 ； 静 态无 功发生器 S V G S VG App l i c a t i o ns i n M e t a l l u r g i c a l En t e r p r i s e s o f t h e Po we r S y s t e m H e n g X if e n g ( X i L i n I r o n a n d S t e e l L t d ， C o ，H e i l o n g j i a n g Y i c h u n 1 5 3 0 2 5 C h i n a ) Abs t r a c t： I n t h i s p a p e r ，s u b s t a t i o n c a p a c i t o r f a i l u r e wa s i n t r o d u c e d d u e t o p r o b l e ms c a u s e d b y h a r mo n i c s i n t h e Me t a l l u r g i c a l En t e r p r i s e S VG t e c h n o l o g y a n d i t s p o we r s y s t e m a pp l i c a t i o n s Ke y W o r d s： Re a c t i v e Co mpe n s a t i o n；Ha r mo n i c c o n t r o l ；S t a t i c Va r Ge n e r a t o r 我厂二总降变 电所 负责我公司轧钢生产线及 其相关配套 电气设备 的高压供配 电。近年来 ， 随 着轧钢生产线进行的几次技改 ， 接人二总降 电力 系统 中各种整流设备和电力电子开关器件数量大 大增加， 电力系统中谐波量也相应增大， 加之轧机 及其他工业对 称负载在 工作 中所产 生 的无 功 冲 击 ， 对电网造成 了很大的影 响。变 电所运行最直 观的现象就是为了使 功率 因素达到标 准， 必须投 入补偿 电容 ， 但是变电所 的补偿 电容 器却无法投 人或投人补偿 电容器 后保 护动作跳 闸， 强行 投入 后 ， 电容器熔丝也会很 快熔断。根据其他 变电所 及二总降变电所 以往运行经验 ， 在此功率 因数下， 无功电流不应大于熔丝熔断电流。经过对本变电 所供电现状及故 障现象 的分析 ， 认定其是 由电力 系统中的谐 波引起的。想要解决上 述问题 ， 则 必 须提高本变电所电力系统 的无功补偿及抑制谐波 的能 力。 1 S V G技术在 电力 系统 中的应用 满足无功补偿和抑制谐波的技术设备有很多 种 ， 结合我公 司轧钢生产线生产 实际和变 电所 电 力系统的现况 ， 选择 了补偿特性 、 性价 比和可靠性 相对最高的静止无功发生器 ( S V G) 。 静止无功发生器( S V G) 是指采用全控型电力 电子器件组成的桥式变流器来进行动态无功补偿 的装置。S V G的调节速度更快， 运行范 围宽， 而且 在采取多重化或 P WM技术等措施 后可大大减少 补偿电流 中谐 波的含量。更重要 的是， S V G使用 的电抗器和电容元件远比 S V C中使用的电抗器和 电容要小 ， 这将大大缩小装置的体积和成本。 1 1 S V G的基本原理及特点 S V G的基本原理是将桥式变流电路通过电抗 器并联 ( 或直接并联 ) 在电网上 ， 适 当调节桥式变 流电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控 制其交流侧 电流 ， 使该电路吸收或者发 出满足要 求的无功电流 ， 从而实现动态无功补偿 的目的。 在平衡的三相 电路 中， 不论 负载的功率 因数 如何 ， 三相瞬时功率之和是一定 的， 在任何 时刻都 等于三相总的有 功功率。因此 ， 在三相电路 的电 源和负载之间没有无功能量 的来 回往返 ， 无功能 量是在三相之 间来 回往返的。所 以， 如果 能用某 种方法将三相各部分总体上统一起来处理 ， 则 因 为总体来看三相电路电源和负载间没有无功能量 的传递 ， 在总的负载侧就无需设置无 功储能元件。 三相桥式变流电路实际上就具有这种将三相各部 分总体上统一起来处理 的特点。考虑到交流电路 吸收的电流并不仅 含基波， 其谐波 的存在多少会 造成总体来看有少许无功能量在电源和 S V G之间 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 2一 O 1 作者简介： 衡喜峰， 助理工程师， 毕业于佳木斯大学， 电子信息工程专业。 2 3 黑龙江冶金 第 3 0卷 往返。所 以， 为维持桥式交流电路的正常工作， 其 直流侧仍需要一定大小的电感或电容作为储能元 件， 但所需储能元件的容量远 比 S V G所能提供的 无功容量要小。 根据直流侧储能元件的不同， S V G分为采用 电压型桥式电路和 电流型桥式电路两种类型 ， 分 别采用电容和电感两种不同的储能元件。对电压 型桥式电路 ， 还需再 串联上连接电抗器才能并入 电网； 对电流型桥式电路 ， 还需在交流侧并联上吸 收换相过电压 的电容器。实际上， 由于运行效率 的原 因， 迄今投入实用 的 S V G大都采用电压型桥 式电路， 因此 目前 S V G往往专指采用 自换相的电 压型桥式电路作动态无功补偿的装置 。 下面以电压型静 止无功补偿器为例 ， 说 明其 原理 ， 其等效电路及工作原理如图 1 所示。 图 l 两电平 P WM变流器结构 以二极管构成的整流桥从交流系统中吸取少 量有功功率， 对直流侧 电容 C充 电， 保持 电压稳 定。控制器根据电网无功变化情况 ， 通过 6个全 控型开关器件构成的三相逆变器向系统输人感性 或容性无功。 1 2 1 S V G与电力系统的连结方案 ( 1 ) 三 电平 变压器 并联 多重化方 案 三电平变压器并联多重化方案是指功率单元 采用二极管嵌位 的三 电平变流器 ， 然后通 过升压 变压器并联于电网上。 该方案选用功率单元为三电平 P WM功率单 元 ， 三电平 P WM功率单元 的优点： 输 出电压谐波 含量低 、 开关频率低 、 功率密度高 、 链接 电抗器阻 抗和体积更小。 1 2 2 功率单元串联链式多重化方案 功率单元 串联链式多重化方案与三电平变压 器并联多重化方案相 比， 该方案省去了变压器， 具 有结构紧凑 、 体积小等优点。 该方案选用 的功率单元 为 P WM 功率单元 ， P WM功率单元的优点 ： I G B T并联实现大功率 、 具 有旁路保护功能 、 连接 电抗器阻抗和体积更小 、 功 率 密度高 。 1 3 S V G的主要功能 ( 1 ) 提高线路输电稳定性 ； ( 2 ) 维持受 电端电压 ， 加强系统电压稳定性 ； ( 3 ) 补偿系统无功功率， 提高功率因数 ， 降低 线损 ， 节能降耗 ； ( 4 ) 抑制电压波动和闪变 ； ( 5 ) 抑制三相不平衡。 2 结语 经过对 S V G与电力系统的两种连结方案反复 讨论 ， 并结合变电所的线路情况和场地实际 ， 我们 选择了功率单元 串联链式多重化方案。经过这段 时间的试运行 ， 效果非常显著 ， 补偿电容器无法投 入及电容器熔丝易熔断 的问题已经得到了解决 ， S V G既可以补偿无功功率 ， 又可同时补偿谐波 ， 功 率因数达到0 9 8以上 ， 保证 了供 电质量 。S V G技 术在冶金企业 电力系统的无功补偿和谐波治理方 面有很 好 的应 用前 景 。 客 盎 客 客 奢 客 套 客 盘 客 盒 盎 盒 盎 盎 盍 盎 盎 盒 盎 客 客 套 盒 客 客 会 客 盎 客 套 盎 盒 盘 会 客 客 客 盒 盎 客 客 套 ( 上接第 2 0页) 导致构件失稳， 因此施工中应提高精度 ， 极力避免 这种情况发生。 ( 2 ) 设计要求门式刚架为钻成孑 L ， 但部分施 工 单位均采用拼装现场焰切孔 的做法 ， 这样对端板 的破坏很大 ， 也很容易形成应力集 中， 造成端板撕 裂 。 ( 3 ) 构件制作及安装过程中除锈不彻底， 锈蚀 对钢结构的影响本来就很大， 尤其是对壁厚和板 很薄的轻钢结构 ， 在未彻底除锈的钢材表 面喷涂 防锈漆更容易使漆皮脱落 ， 失去 防腐效果。另外 更为严重的是 ， 锈蚀会降低钢结 构接触面 的摩擦 系数 ， 使刚架安装节点存在极大的安全隐患。 参考文献 1 轻型钢结构设计手册 M 2 门式刚架轻型房 屋钢结构技术规程 M C E C S 1 0 2 ： 9 8 3 图集门式刚架轻型房屋钢结构 M 0 2 S G 5 1 8