熊清华

湖南省建筑材料研究设计院有限公司（410011）

0 引言

在水泥企业中，异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。 除此之外，一些电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率，特别是各种相控装置（如相控整流器等） 工作时的基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。

电网中无功功率的增加会对电网产生影响，主要表现在以下方面。

1）会导致电流增大和视在功率增加，从而使变压器、其他电气设备和导线的容量增加。

2）使总电流增大，因而导致设备及线路的损耗增加。

3）使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。

采用传统的无功补偿装置， 由于其响应速度慢，不能迅速投入，不能满足系统无功需求，容易造成系统电压失稳。 iSVG 动态无功补偿设备具有快速响应的特点， 可有效地改善系统的电压稳定性，改善电能质量。

1 iSVG 装置

1.1 iSVG 装置及其工作原理

iSVG 是深圳市英威腾电气股份有限公司研发的新一代动态无功补偿装置，高压动态无功补偿装置是柔性交流输电技术的主要装置之一，它代表着现阶段电力系统无功补偿技术发展的新方向。

iSVG 的基本原理就是将电力半导体桥式变流器串联连接电抗器后，并联在电网上，通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或控制其交流侧电流， 就可以使该电路吸收或者发出无功功率，从而实现动态无功补偿[1]。

1.2 iSVG 的特点

英威腾iSVG 是无功补偿新技术的代表。 iSVG由接入系统的电压源换流器构成， 其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿系统所需无功功率。

图1 iSVG 运行模式说明

1.3 iSVG 的功能

1）补偿系统无功功率，提高功率因数。

2）降低线损，提高线路输电能力。

3）谐波动态补偿，改善电能质量。

4）抑制电压波动和闪变。

5）维持受电端电压，提高系统电压的稳定性。

6）抑制电网三相不平衡[2]。

1.4 iSVG 的电气原理

iSVG 采用先进的链式拓扑结构，通过连接电抗器或变压器并联到电网上，不需要改变系统本来的接线，只需将无功补偿发生器并入电网即可。

以英威腾10 kV 高压动态无功发生器柜内方案为例，iSVG 10 kV 装置每相由12 个装置链节串联组成，每个装置链节与主控系统之间采用光纤通讯；主控系统分别对装置侧和电网侧的电压及电流进行采集处理， 通过 KM2 和 KM1 控制装置并网，通过UDP/IP 协议与人机界面触摸屏通讯； 主控系统提供多路输入输出端子。 装置的主回路如图2 所示。

图2 10 kV iSVG 主回路拓扑图

1.5 iSVG 装置的构成

iSVG 整体结构上由控制柜、单元柜、充电柜组成， 其中单元柜顶部均配置用于强迫风冷的风机。iSVG 的结构如图3 所示。

图3 iSVG 电气连接示意图

控制柜是整个iSVG 的控制中心， 采用独立的UPS 供电。 单元柜用于放置装置链接，装置链接采用横向串联方式布置在多个并列的单元柜中。 控制柜通过光纤通信来控制各个装置链接的动作。 充电柜由高压真空接触器、充电电阻和连接电抗器等组成， 高压真空接触器KM1 和充电电阻R 组成集中式预充电电路， 各个链接通过电阻R 进行充电，当装置链接充电达到正常电压后， 接触器KM1 将电阻R 切除，系统进入就绪状态。 连接电抗器在iSVG中起着重要的作用，其首要任务是缓冲电网电压与逆变器输出电压之间的差异，并通过电抗器向电网注入无功电流， 同时减少iSVG 输出电流中的开关纹波。

2 iSVG 应用实例

西藏藏中建材股份有限公司4 000 t/d 熟料新型干法水泥生产线是我公司设计并总承包的水泥生产线，电源采用110 kV 架空线引入，在厂区设置一座110/10.5 kV 总降压站。 在总降压站内设置英威腾生产的iSVG-010-10-CT(FC)成套装置，该装置可以实现感性无功到容性无功 （-10 MVar～+10 MVar 范围内）连续快速调节。 1 套±10 MVar 动态无功补偿装置由2 套±5 MVar 动态无功补偿装置并联组成。经iSVG 补偿后的功率因数大于0.95。生产线投产至今，iSVG 运行平稳，达到了较好的节能效果，取得了较好的经济效益。

图4 iSVG 外形图

3 结语

在110 kV 总降压站设置iSVG 动态无功补偿装置，降低了线路的电流，减少了供电线缆的截面积，减少了电网中的功率损耗和电能损耗，并降低了线路中的电压损失与电压波动，达到了节约电能和提高供电质量的目的。