孟凡奎
[摘 要]随着矿井设备不断的更新，矿井电力的负荷随之急剧增大，大功率、频繁启动以及周期性的冲击负荷等煤矿设备的运行对电网造成的无功冲击和高次谐波等危害使电力网发生电压波形畸变、电压波动闪变和三相不平衡等，造成矿井设备过电流、欠电压等故障的发生。通过静止型动态无功补偿装置（SVC）煤矿供电系统中的应用，改善了电能质量，提高了电网功率因数，有利于节能增效。
[关键词]静止型动态无功补偿装置（SVC） 无功补偿 电能质量
中图分类号：TM761.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0329-01
引言
在矿井生产中一些大功率负荷的投入、退出，或者系统局部故障等，都会造成系统中有功功率和无功功率的大幅扰动，严重影响了电网电压的质量，对矿井电力设备的安全、经济隐形带来了严重危害。赵楼煤矿为防止电网电能的不稳定性，改善功率因数，采用了静止型动态无功补偿装置（SVC）。该装置自投入运行以后，对改善母线电压总谐波畸变，以及调相、调压，对抑制振荡，提高电网输电功率、功率因数和输电能力取得了理想的效果。为此作以下总结分析。
1 静止型动态无功补偿装置（SVC）的工作原理及构成
静止型动态无功补偿装置简称SVC（Static Var Compensation），由TCR晶闸管控制电抗器、FC滤波器和控制保护系统三部分构成。TCR晶闸管控制电抗器用于平衡系统中由于负载的波动所产生的感性无功功率，FC滤波器用于提供容性无功功率补偿及谐波滤波。
TCR晶闸管控制电抗器型可以实现较快、连续的动态无功功率调节，具有反应时间快（5～20ms）、运行可靠、无级补偿、分相调节、平衡有功、适用范围广和价格便宜等优点。它属于并联补偿。将每相电抗器与晶闸管阀组串联之后，三相连接成三角形接线方式并入电网，就构成了常用的TCR接线。它通过控制晶闸管阀组的触发时刻（相角）决定晶闸管阀组导通时间的长短从而改变改变与其串联的电抗器中流过的电流（主要是工频基波电流）大小，从而改变电抗器吸收电网的无功功率值。
對于工频电压来说，晶闸管触发相角的理论值为90度（el电角度，如无特别说明，以下的度，均代表电角度）直到180度，与其相对应的晶闸管的导通角为180度直到0度。或者换句话说，晶闸管在理论上可以被控制的导通时间为0到10毫秒（对应50Hz），或者0到8.33毫秒（对应60Hz）。随着晶闸管触发角度的变化（从而导通角度也随着变化），流过电抗器的电流幅值和波形都相应发生变化，从而TCR吸收的无功容量也跟着发生变化。
晶闸管在其可以控制的范围内，不仅能够连续进行相位控制，而且还具有非常快的动作响应时间，阀组本身的开通时间总是小于10μs。同时，其开通和关断的次数可以达到约2X1010 次。相当于在50Hz工频情况下连续运行大约13年。实际上，晶闸管的使用寿命可能更长。
晶闸管阀组的另一个特点，是在可以控制的时间区段内，每周期只能触发一次。这主要是因为晶闸管属于一种不能自己关断电流的非自关断器件。所以，一旦触发导通，控制极的触发脉冲就可以去掉，使触发单元带来一定的好处不必总是向门极施加触发脉冲而浪费能量。
一般情况下，TCR晶闸管控制电抗器并不单独工作，它总是与FC滤波器一起构成一个完整的SVC装置。TCR晶闸管控制电抗器负责向系统提供容性无功，以补偿负荷的无功消耗。通常FC提供的无功略大于负荷实际需要的无功，多出来的一些容性无功就由TCR来吸收，保证电源系统不再向负荷提供任何无功。当负荷无功发生变动的时候，TCR晶闸管控制电抗器根据一定的控制策略，会及时调整其无功容量，适应负荷无功的变动，始终保持电源系统提供的无功功率为零（功率因数控制），或者保证电源系统供电电压维持在规定的范围内（电压控制）。
通过调节晶闸管触发角的大小，控制流过电抗器的电流达到控制无功功率的目的。SVC装置根据负荷无功功率的变化情况，改变电抗器的无功功率（感性无功功率）。即不管负载的无功功率如何变化，总要使二者之和为常数，这个常数等于电容器组发出的容性无功功率的数值，使取自电网的无功功率为常数或为0，即：等于常数（或为0）。最终使得电网的功率因数保持在设定值，电压几乎不波动，从而达到无功补偿的目的，以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变。
2 监控系统
SVC监控系统是整个SVC装置的核心内容。SVC监控系统监视SVC各部件的运行状态，根据系统情况及要求配置不同的控制方式和控制参数，使SVC满足设计的要求，达到各预定的目标，对各一次设备进行保护。且可通过通讯接口与站控和上级控制（或调度中心）保持相互传送信息和运行命令。
SVC运行人员监控系统采用基于高档微机的图形化人机界面系统，控制和监视功能灵活、方便、可靠。运行人员控制和监视系统的主要功能包括：SVC控制功能；SVC运行监视功能；SVC报警/顺序事件记录的集成及显示功能。
2.1 运行人员控制功能
（1）控制位置的选择
（2）SVC调节方式的选择
（3）SVC运行整定值的选择
（4）SVC的正常启动和停运
（5）SVC的紧急停运
（6）SVC一次主设备和辅助设备的操作控制
（7）报警的确认和保护动作后的手动复归
（8）控制命令联锁
（9）控制权限管理
2.2 运行人员监视功能
（1）SVC一次系统运行参数和状态的监视
（2）SVC二次系统的状态监视
（3）事件顺序记录（SOE）和告警信号
（4）趋势记录
（5）暂态故障录波信号
2.3 人机界面及SVC控制功能
SVC的控制装置主要用于控制SVC的投入、退出及相关的联锁，并根据系统调节的需要产生适当的触发脉冲从而调节TCR的出力，同时控制电容器组及滤波器组的投入和退出等。
SVC控制系统根据母线电压及无功的变化情况可以自动进行控制调节，其运行方式能适应电力系统各种运行方式
控制功能主要包括：。
（1）顺序控制和连锁功能
（2）TCR控制和监视功能
（3）振荡阻尼及调制功能
（4）TCR的触发控制
（5）锁相同步逻辑
（6）可控硅触发和监视VCU功能
3 SVC的主要功能
（1）在电力系统扰动情况下，提供有效的电压支撑；
（2）提高输电系统的静态和动态稳定性；
（3）降低暂态过电压；
（4）阻尼系统的低频和次同步振荡；
（5）减小电压和电流的不平衡，抑制不对称负荷；
（6）减小由于电压波动引起的闪变；
（7）增加输电线路的有功功率传输容量；
（8）滤除流入系统的谐波电流；
（9）高压直流输电系统中应用SVC，能快速补偿换流站所需要的无功功率，稳定弱系统的波动，保证可靠换流。
4 应用效果
在SVC投运前，由于负载变化范围大，使得母线电压波动范围大，在9.5-10.7KV范围内波动，功率因数长期徘徊在0.81，母线电压总谐波畸变率在1.53%，随着SVC装置的投运，相应母线的每日电压波动由以前的11%降低为1%，功率因数基本稳定保持在0.999，母线电压总谐波畸变率下降至0.826%，系统供电电压质量得到了很大的提高。
安装SVC后10 kVⅠ段母线的阻抗频率特性曲线及相角频率特性曲线。
参考文献
[1] 南京南瑞继保电气有限公司.SVC产品说明书.
