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【摘要】通过静止型动态无功补偿（SVC）装置，可减少注入系统的谐波电流和母线电压谐波电压畸变率，改善电能质量;提高用户功率因数，减少无功损耗，增加变压器带负载能力，减少用户低功率因数罚款;抑制电压波动和闪变，改善电能质量;平衡三相负载，抑制负序，使其不误动;棒材、线材等非线负荷产生大量高次谐波电流、负序及无功冲击导致的电压波动和闪变严重影响用户及电网用电设备的安全运行，恶化了供电电网的质量，同时由于此类设备运行过程中功率因数较低，使用户遭受罚款，因此，必须按照国家电能质量有关标准的限定和供电管理部门对用户功率因数要求，采取综合治理措施。
1.引言
某110KV变电所一台50MVA 110kV/10kV主变，10KV母线电压因所带棒材、高速线材精炼炉等负荷，在生产时出现电压忽高忽现象，虽说各分厂都有无功补偿FC装置，但功率因数为0.87，且存在谐波超标，为了提高功率因数，防止电压波动大经常使电机过压或低压跳闸，严重影响生产及对用户自身和其他用户造成了严重的危害，必須按照电能质量有关标准进行限定，采取综合治理措施。
2.静止型动态无功补偿Static Var Compen-
sator（简称SVC）装置
针对存在问题，利用现有的FC装置，决定上一套SVC，经过综合分析，决定采用技术成熟，性价比高的静止型动态无功补偿TCR+FC（SVC）装置对谐波等进行治理及兼顾无功补偿。
2.1 SVC一次主接线的配置
高线10kV一套FC滤波器，含3、5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;棒材FC滤波器含5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;精炼炉有一套滤波器，含3次二阶高通滤波支路;由于功率因数不够，根据计算需新增一套滤波器，含5、7单调谐滤波支路。根据以上配置SVC，其一次原理主接线如图1所示。
图1 SVC一次主接线
2.2 SVC容量的选择
2.2.1 TCR主电抗器的容量
TCR容量的计算主要以满足110kV和10kV母线电压波动为主，欲将110kV母线电压波动改善至1.5%以下，并考虑一定裕度后TCR容量取22Mvar。晶闸管阀采用进口晶闸管单元串联而成，每臂阀组都有相应的阻容吸收回路，均压回路，晶闸管换向过电压保护电路及晶闸管击穿保护，晶闸管触发采用光电触发。TCR主电抗器选用干式、空心、铝导线三相额定容量：22Mvar，户内安装。
2.2.2 滤波补偿容量的计算
110kV侧现有负荷有功功率33MW，最高负荷38MW。投入高线和棒材滤波器后功率因数0.87，如果110KV变所功率因数要求不低于0.93，需再补偿无功功率4644kvar。故新增5、7次滤波支路滤波器的基波补偿容量应大于4644kvar。现有高线和棒材两套滤波器总安装容量24216kvar，总基波无16004kvar;精练炉滤波器安装容量3006kvar，基波无功1952kvar。新增滤波器安装容量7200kvar，基波无功4653kvar。故滤波器总安装容量34422kvar，总基波无功22609kvar，见图1所示。
3.安装SVC装置前后110KV考核点电能质量各项指标对比
以下数据均采用FLUKE 1760仪表的测试结果：
3.1 不采取SVC补偿措施
3.1.1 谐波电流
未补偿时5、7、11、13次谐波均超标，见表1。
3.1.2 谐波电压
根据实际测试结果，110kV母线电压总谐波畸变率3.81%，超过国家标准限值2%。
3.1.3 电压波动
由测试结果可知，110kV母线15：33分的相电压有效值由65.331kV降到64.231kV，电压波动高达1.68%，超过1.5%的国家标准，由于测试时只有棒材生产，如果棒材、高线同时生产，再加上精练炉因经常倒钢水而需频繁开停炉，110kV母线电压波动将超过3%，严重国家标准。电压波动大将降低机电设备的运行水平、降低设备寿命、降低输入负载的有功功率、导致控制设备（如直流调速设备）过压或低压跳闸，严重影响正常生产和设备出力。
3.1.4 功率因数
功率因数0.87小于0.9，因功率因数低罚款，直接影响企业的经济效益。
3.2 投入SVC后
3.2.1 谐波电流
根据测试结果，补偿后5、7、11、13次谐波均不超国标，见表1。
3.2.2 谐波电压
110kV母线电压总谐波畸变率由3.81%降为0.293%，满足2%的国家标准限值。
3.2.3 功率因数
投入所有滤波器时，能保证SVC投入运行后在110kV侧有功功率（38MW）为较大情况下将110kV功率因数提高到0.93左右。由于38MW为较大情况下的有功功率，而实际运行时，110kV侧有功功率会波动，当110kV侧有功功率小于38MW时，SVC能将功率因数提高到大大超过0.93，故实际运行中，110kV侧月平均功率因数能达到0.94左右。由罚变为奖励。
3.3 采取补偿措施前后对比
通过仪器进行测量，110进线（供电部门考核点的电能质量指标-谐波含量如表1所示。
表1
谐波次数 基准短路量为750MV时国标110kV允许值 110kV侧考核点允许值（经过换算后） 补偿前实际
测量值 补偿后实际测量值
3 9.6 6.33 4.98 4.32
5 9.6 6.98 31.11 1.99
7 6.8 5.76 16.16 0.67
11 4.3 4.46 20.73 0.58
13 3.7 3.98 14.49 1.56
4.结束语
经对变电所供电系统的谐波测试分析得出结论如下：
4.1 不采取措施时，变电所负荷将对供电系统电能质量产生严重干扰：
4.1.1 不采取措施时注入110kV系统的5次、7次、11次和13次谐波电流将严重超标;110kV母线电压总谐波畸变率3.81%，超过国家标准限值2%。
4.1.2 功率因数很低，如果不采取补偿，将会支付大笔的附加电费。
4.1.3 由测试结果可知，110kV母线电压波动高达1.68-3%，超过1.5%的国家标准。这么大的电压波动将降低机电设备的运行水平、降低设备寿命、降低输入负载的有功功率、导致控制设备（如直流调速设备）过压或低压跳闸，严重影响正常生产和设备出力。因此，必须采取很好的治理补偿措施。
4.2 SVC投运后，将对变电所供电系统电能质量干扰抑制到一个较低的水平：
4.2.1 当负荷正常生产、SVC投入时，滤波器对谐波吸收效果显著，注入110kV系统的5次、7次、11次和13次谐波电流都被限制在国标允许值以内;110kV母线电压总谐波畸变率由3.81%降为0.293%，满足2%的国家标准限值。
4.2.2 SVC能将110kV侧平均功率因数提高到0.93以上，满足要求。
4.2.3 负荷正常生产时，110kV母线电压波动小于1.5%，满足国家标准。
综上所述，本套SVC装置的投入，对改善变电所配电系统的电能质量，提高功率因数，稳定电网运行水平起到积极、重要的作用。
1.引言
某110KV变电所一台50MVA 110kV/10kV主变，10KV母线电压因所带棒材、高速线材精炼炉等负荷，在生产时出现电压忽高忽现象，虽说各分厂都有无功补偿FC装置，但功率因数为0.87，且存在谐波超标，为了提高功率因数，防止电压波动大经常使电机过压或低压跳闸，严重影响生产及对用户自身和其他用户造成了严重的危害，必須按照电能质量有关标准进行限定，采取综合治理措施。
2.静止型动态无功补偿Static Var Compen-
sator（简称SVC）装置
针对存在问题，利用现有的FC装置，决定上一套SVC，经过综合分析，决定采用技术成熟，性价比高的静止型动态无功补偿TCR+FC（SVC）装置对谐波等进行治理及兼顾无功补偿。
2.1 SVC一次主接线的配置
高线10kV一套FC滤波器，含3、5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;棒材FC滤波器含5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;精炼炉有一套滤波器，含3次二阶高通滤波支路;由于功率因数不够，根据计算需新增一套滤波器，含5、7单调谐滤波支路。根据以上配置SVC，其一次原理主接线如图1所示。
图1 SVC一次主接线
2.2 SVC容量的选择
2.2.1 TCR主电抗器的容量
TCR容量的计算主要以满足110kV和10kV母线电压波动为主，欲将110kV母线电压波动改善至1.5%以下，并考虑一定裕度后TCR容量取22Mvar。晶闸管阀采用进口晶闸管单元串联而成，每臂阀组都有相应的阻容吸收回路，均压回路，晶闸管换向过电压保护电路及晶闸管击穿保护，晶闸管触发采用光电触发。TCR主电抗器选用干式、空心、铝导线三相额定容量：22Mvar，户内安装。
2.2.2 滤波补偿容量的计算
110kV侧现有负荷有功功率33MW，最高负荷38MW。投入高线和棒材滤波器后功率因数0.87，如果110KV变所功率因数要求不低于0.93，需再补偿无功功率4644kvar。故新增5、7次滤波支路滤波器的基波补偿容量应大于4644kvar。现有高线和棒材两套滤波器总安装容量24216kvar，总基波无16004kvar;精练炉滤波器安装容量3006kvar，基波无功1952kvar。新增滤波器安装容量7200kvar，基波无功4653kvar。故滤波器总安装容量34422kvar，总基波无功22609kvar，见图1所示。
3.安装SVC装置前后110KV考核点电能质量各项指标对比
以下数据均采用FLUKE 1760仪表的测试结果：
3.1 不采取SVC补偿措施
3.1.1 谐波电流
未补偿时5、7、11、13次谐波均超标，见表1。
3.1.2 谐波电压
根据实际测试结果，110kV母线电压总谐波畸变率3.81%，超过国家标准限值2%。
3.1.3 电压波动
由测试结果可知，110kV母线15：33分的相电压有效值由65.331kV降到64.231kV，电压波动高达1.68%，超过1.5%的国家标准，由于测试时只有棒材生产，如果棒材、高线同时生产，再加上精练炉因经常倒钢水而需频繁开停炉，110kV母线电压波动将超过3%，严重国家标准。电压波动大将降低机电设备的运行水平、降低设备寿命、降低输入负载的有功功率、导致控制设备（如直流调速设备）过压或低压跳闸，严重影响正常生产和设备出力。
3.1.4 功率因数
功率因数0.87小于0.9，因功率因数低罚款，直接影响企业的经济效益。
3.2 投入SVC后
3.2.1 谐波电流
根据测试结果，补偿后5、7、11、13次谐波均不超国标，见表1。
3.2.2 谐波电压
110kV母线电压总谐波畸变率由3.81%降为0.293%，满足2%的国家标准限值。
3.2.3 功率因数
投入所有滤波器时，能保证SVC投入运行后在110kV侧有功功率（38MW）为较大情况下将110kV功率因数提高到0.93左右。由于38MW为较大情况下的有功功率，而实际运行时，110kV侧有功功率会波动，当110kV侧有功功率小于38MW时，SVC能将功率因数提高到大大超过0.93，故实际运行中，110kV侧月平均功率因数能达到0.94左右。由罚变为奖励。
3.3 采取补偿措施前后对比
通过仪器进行测量，110进线（供电部门考核点的电能质量指标-谐波含量如表1所示。
表1
谐波次数 基准短路量为750MV时国标110kV允许值 110kV侧考核点允许值（经过换算后） 补偿前实际
测量值 补偿后实际测量值
3 9.6 6.33 4.98 4.32
5 9.6 6.98 31.11 1.99
7 6.8 5.76 16.16 0.67
11 4.3 4.46 20.73 0.58
13 3.7 3.98 14.49 1.56
4.结束语
经对变电所供电系统的谐波测试分析得出结论如下：
4.1 不采取措施时，变电所负荷将对供电系统电能质量产生严重干扰：
4.1.1 不采取措施时注入110kV系统的5次、7次、11次和13次谐波电流将严重超标;110kV母线电压总谐波畸变率3.81%，超过国家标准限值2%。
4.1.2 功率因数很低，如果不采取补偿，将会支付大笔的附加电费。
4.1.3 由测试结果可知，110kV母线电压波动高达1.68-3%，超过1.5%的国家标准。这么大的电压波动将降低机电设备的运行水平、降低设备寿命、降低输入负载的有功功率、导致控制设备（如直流调速设备）过压或低压跳闸，严重影响正常生产和设备出力。因此，必须采取很好的治理补偿措施。
4.2 SVC投运后，将对变电所供电系统电能质量干扰抑制到一个较低的水平：
4.2.1 当负荷正常生产、SVC投入时，滤波器对谐波吸收效果显著，注入110kV系统的5次、7次、11次和13次谐波电流都被限制在国标允许值以内;110kV母线电压总谐波畸变率由3.81%降为0.293%，满足2%的国家标准限值。
4.2.2 SVC能将110kV侧平均功率因数提高到0.93以上，满足要求。
4.2.3 负荷正常生产时，110kV母线电压波动小于1.5%，满足国家标准。
综上所述，本套SVC装置的投入，对改善变电所配电系统的电能质量，提高功率因数，稳定电网运行水平起到积极、重要的作用。