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SVG與SVC的作用及區別
2018-9-6 17:24:17      点击:

一、SVG的作用

SVG是典型的電力電子設備,由三個基本功能模塊構成:檢測模塊、控制運算模塊及補償輸出模塊。其工作原理爲由外部CT檢測系統的電流信息,然後經由控制芯片分析出當前的電流信息、如PF、S、Q等;然後由控制器給出補償的驅動信號,最後由電力電子逆變電路組成的逆變回路發出補償電流。

SVG靜止無功發生器采用可關斷電力電子器件(IGBT)組成自換相橋式電路,經過電抗器並聯在電網上,適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側電流。迅速吸收或者發出所需的無功功率,實現快速動態調節無功的目的。作爲有源形補償裝置,不僅可以跟蹤沖擊型負載的沖擊電流,而且可以對諧波電流也進行跟蹤補償。

二、SVG與SVC的區別

SVG是英文StaticVarGenerator的縮寫,意思是靜止無功發生器;SVC是英文StaticVarCompensator的縮寫,是無功補償器的意思

(1)SVG

它可分爲電壓型和電流型兩種,其既可提供滯後的無功功率,又可提供超前的無功功率。簡單地說,SVG的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接並聯在電網上,適當調節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,就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流,實現功率無功補償的目的。

(2)SVC

它是用于無功補償典型的電力電子裝置,它是利用晶閘管作爲固態開關來控制接入系統的電抗器和電容器的容量,從而改變輸電系統的導納。按控制對象和控制方式不同,分爲晶閘管控制電抗器(TCR)和晶閘管投切電容器(FC)配合使用的靜止無功補償裝置(FC+TCR)和TCR與機械投切電容器(MSC)配合使用的裝置。

點評:SVG是調整系統電壓的主要設備,個人認爲其核心爲自換向橋式電路,通過IGBT(風機中均按照有該元件)控制實現自換相橋式電路的電流的變化,而自換相橋式電路一般有多個功率單元(目前暫還不清楚)串聯組織,形成一個星形接線,發出補償電流進而調整母線電壓。

三、SVG與SVC對比之優點

STATCOM與同步調相機、SVC裝置比較具有如下優點:

1)采用數字控制技術,系統可靠性高,基本不需要維護,可以節省大量的維護費用;

2)在提高系統的暫態穩定性、阻尼系統震蕩等方面的性能大大優于傳統的同步調相機;

3)控制靈活、調節速度更快、調節速度廣,在感性和容性運行工況下均可連續快速調節,響應速度可達毫秒級;

4)靜止運行、安全穩定,沒有調相機那樣的大型轉動設備,無磨損,無機械噪聲,將大大提高裝置壽命,改善環境影響;

5)對電容器的容量要求不高,可以省去常規裝置中的大電感和大電容及龐大的切換機構,使STATCOM的體積小、損耗低;

6)連接電抗小。STATCOM接入電網的連接電抗,作用是濾除電流中存在的較高次諧波,另外起到將變流器與電網連接起來的作用,因此其電感量遠小于補償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量

7)STATCOM輸出電流不依賴于電壓,表現爲恒流源特性,具有更寬的運行範圍。而SVC本質是阻抗型補償,輸出電流和電壓成線性關系。因此系統電壓變低時,同容量STATCOM可以比SVC提供更大的補償容量

8)STATCOM比SVC具有更快的響應速度,因而更適合抑制電壓閃變。STATCOM響應時間在10ms以內,而SVC響應時間一般在20~40ms。STATCOM從額定容性無功功率變爲額定感性無功功率(或相反)可在1ms之內完成,這種響應速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償;

9)STATCOM的橋式電路采用多重化技術、多電平技術或PWM技術來消除次數較低的諧波,並使如7、11等較高次數諧波減小到可以接受的程度。而SVC本身要産生一定量的諧波,如TCR型的5、7次特征次諧波量比較大,占基波值的5%~8%;其他如SR,TCT等也産生3、5、7、11等次的高次諧波,這給SVC系統的濾波器設計帶來許多困難;

10)在故障條件下,STATCOM比SVC具有更好的控制穩定性。SVC使用了大量電容器電抗器,當外部系統容量與補償裝置的容量可比時,SVC會産生不穩定性。STATCOM對外部系統運行條件和結構變化不敏感;

11)STATCOM比同容量SVC占地面積小、成本低。STATCOM由于使用直流電容器儲能,可以減小電容器體積,且不需要並聯電抗器即可以控制無功功率平滑變化,因此安裝尺寸大大減小;

12)STATCOM能夠在一定範圍內提供有功功率,減少有功功率沖擊。SVC只能提供無功功率,不具備提供有功功率的功能。

SVG與SVC無功補償裝置的對比分析

與SVC相比,SVG在以下幾方面優于SVC:

一、工作原理不同

(1)SVC可以被看成是一個動態的無功源。根據接入電網的需求,它可以向電網提供容性無功,也可以吸收電網多余的感性無功,把電容器組通常是以濾波器組接入電網,就可以向電網提供無功,當電網並不需要太多的無功時,這些多余的容性無功,就由一個並聯的電抗器來吸收。電抗器電流是由一個可控矽閥組控制,借助于對可控矽觸發相角的調整,就可以改變流過電抗器的電流有效值,從而保證SVC在電網接入點的無功量正好能將該點電壓穩定在規定範圍內,起到電網無功補償的作用。

(2)SVG以大功率電壓型逆變器爲核心,通過調節逆變器輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制交流側電流的幅值和相位,迅速吸收或發出所需的無功功率,實現快速動態調節無功功率的目的。

二、響應速度快

一般SVC的響應速速是20—40ms;而SVG的響應速度不大于5ms,能更好的抑制電壓波動和閃變,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。

三、低電壓特性好

SVG具有電流源的特性,輸出容量受母線電壓的影響很小。這一優點使SVG用于電壓控制時具有很大的優勢,系統電壓越低,越需要動態無功調節電壓,SVG的低電壓特性好,輸出的無功電流與系統電壓沒有關系,可以看作是一個可控恒定的電流源,系統電壓降低時,仍能輸出額定無功電流,具備很強的過載能力;而SVC是阻抗型特性,輸出容量受母線電壓的影響很大,系統電壓越低,輸出無功電流的能力成比例降低,不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統電壓無關,而SVC的無功補償能力隨系統電壓的下降線性降低。

四、運行安全性能提高

SVC以可控矽調節電抗加多組電容作爲無功補償的主要手段,極容易發生諧振放大現象,導致安全事故,系統電壓波動大時,補償效果受很大影響,運行損耗大;SVG配套電容器不需要設置濾波器組,不存在諧振放大現象,SVG是有源型補償裝置,是采用可關斷器件IGBT構成的電流源裝置,從而避免了諧振現象,運行安全性能大大提高。

五、諧波特性

SVC利用可控矽控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統諧波影響大,而且自身會産生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身産生的諧波含量;SVG采用三電平單相橋技術,單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調制方法,不僅受系統諧波影響小,還可以抑制系統的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、多電平或脈寬調節技術等措施後,大大減少了補償電流中的諧波含量。

六、占地面積小

在相同的补偿容量下,SVG的占地面积比SVC的减少1/2到2/3。 由于SVG使用的电抗器和电容器比SVC少,因此大大缩小了装置的体积和占地面积;SVC中的电抗器不仅本身体积比较大,而且考虑到相互间的安装间隔,整体占地面积较大。

綜上所述,SVG無功補償裝置由于響應速度快、諧波含量少、無功調節能力強等優點,可以大大改善電網的電能質量,目前已成爲無功補償技術的發展方向。