0引言

35KV供電系統(tǒng)及配電裝置中的母線是電能集中與分配的重要環(huán)節(jié)。它的**運(yùn)行對不間斷供電具有極其重要的意義，因此對母線進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)視和維護(hù)非常重要靜止型無功補(bǔ)償器（SVC）是一種先進(jìn)的配電網(wǎng)動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，它通過提高功率因數(shù)來節(jié)約大量的電能。同時又起到減少電網(wǎng)諧波、穩(wěn)定電壓、改善電網(wǎng)質(zhì)量的作用。SVC裝置應(yīng)用于安鋼**煉軋廠1780MM熱煉軋帶鋼機(jī)組生產(chǎn)線粗軋、精軋兩套重要機(jī)組的35KV供電系統(tǒng)中，主要用于補(bǔ)償該系統(tǒng)母線上的無功功率。SVC新技術(shù)的應(yīng)用確保了該系統(tǒng)的**、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1SVC工作原理

SVC具有靈活的控制方式，能進(jìn)行連續(xù)、分相和近似線性的無功功率調(diào)節(jié)，同時，將固定電容器組FC做成多回路濾波器。能夠?yàn)V除由相控晶閘管TCR引起的諧波¨11。

SVC裝置是綜合應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)電能控制技術(shù)以及自動化技術(shù)而研制開發(fā)的高科技產(chǎn)品。是一種能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)快速而連續(xù)地提供容性和感性無功功率的電力電子裝置。采用成熟、可靠、先進(jìn)、實(shí)用的晶閘管控制電抗器和固定電容器組。即TCR＋FC的典型結(jié)構(gòu)。能準(zhǔn)確迅速地跟蹤電網(wǎng)或負(fù)荷的動態(tài)波動。對變化的無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，控制響應(yīng)時間小于10MS。實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功率因數(shù)接近L。TCR＋FC型主要由3部分構(gòu)成：FC濾波器、TCR晶閘管控制電抗器和控制保護(hù)系統(tǒng)FC濾波器用于提供容性無功功率補(bǔ)償及諧波濾波。TCR晶閘管控制電抗器用于平衡系統(tǒng)中由于負(fù)載的波動所產(chǎn)生的感性無功功率通過調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角的大小，控制流過電抗器的電流達(dá)到控制無功功率的目的根據(jù)負(fù)荷無功功率的變化情況。改變電抗器的無功功率F感性無功功率1。即不管負(fù)載的無功功率如何變化，總要使二者之和為常數(shù)。這個常數(shù)等于電容器組發(fā)出的容性無功功率的數(shù)值，使電網(wǎng)提供的無功功率為常數(shù)或?yàn)?span lang="EN-US">0。*終使得電網(wǎng)向用戶供電的功率因數(shù)保持在設(shè)定值。從而達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康?，以抑制?fù)載波動所造成的系統(tǒng)電壓波動和閃變。A為系統(tǒng)工作點(diǎn)負(fù)荷工作時產(chǎn)生感性無功。補(bǔ)償裝置中的電容器組提供固定的容性無功Q。一般情況下后者大于前者。多余的容性無功由TCRF晶閘管控制電抗器）平衡。當(dāng)V工廠負(fù)荷Q變化時。SVC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)TCR電流從而改變Q，。（TCR的無功功率）值以跟蹤，實(shí)時抵消負(fù)荷無功，動態(tài)維持系統(tǒng)的無功平衡。TCR裝置的組成和工作原理見圖2。

TCR的基本結(jié)構(gòu)是晶閘管閥和電抗器串聯(lián)晶閘管閥由多級反向并聯(lián)的晶閘管元件及其他輔助元件構(gòu)成。晶閘管閥內(nèi)部反向并聯(lián)的晶閘管元件在電源電壓的正負(fù)半周輪流導(dǎo)通實(shí)際工程中晶閘管的控制角僅一般工作在1LOO～165～在網(wǎng)壓基本不變的前提下。增大控制角將減小TCR電流。減小裝置的感性無功功率。反之減小控制角將增大TCR電流。增大裝置的感性無功其電壓一電流特性曲線見圖2（B），每條曲線是TCR在導(dǎo)通角為某一特定角度下的伏安特性。就電流的基波分量而言。TCR裝置相當(dāng)于一個可調(diào)電納其等效電納為其中僅為晶閘管導(dǎo)通角，L為電抗器電感值。（E，為網(wǎng)壓的角頻率。TCR可實(shí)現(xiàn)三相同時控制、分相控制和三相平衡化等多種控制方式對于不對稱負(fù)荷。應(yīng)采用分相調(diào)節(jié)TCR分相調(diào)節(jié)的理論基礎(chǔ)為STEINMETZ理論。在此理論指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)分相調(diào)節(jié)，消除負(fù)序電流，平衡三相電網(wǎng)。SVC能夠?qū)⒇?fù)荷補(bǔ)償為純有功的三相平衡系統(tǒng)。三相平衡負(fù)荷的無功補(bǔ)償通常采用平衡調(diào)節(jié)算法，而三相不平衡負(fù)荷則廣泛采用分相調(diào)節(jié)。能夠取得良好的電能質(zhì)量治理效果。

2SVC控制系統(tǒng)組成

SVC采用先進(jìn)的全數(shù)字控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由控制柜、脈沖柜和功率單元三部分組成控制柜采集現(xiàn)場的電壓、電流信號。計算處理后發(fā)出觸發(fā)脈沖。同時檢測晶閘管運(yùn)行狀態(tài)脈沖柜將觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為符合要求的脈沖信號。實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。功率單元由晶閘管、阻容吸收、熱管散熱器、脈沖變壓器、BOD板和擊穿檢測板六部分組成，串人電抗器回路，在脈沖信號控制下操縱晶閘管通斷。使電抗器流過預(yù)期的補(bǔ)償電流。其基本結(jié)構(gòu)框圖見圖3。

控制柜中主控單元是整個SVC控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了母線電壓、電流等參數(shù)的采樣、運(yùn)算，得出晶閘管觸發(fā)角。轉(zhuǎn)換為光信號后傳送給脈沖柜同時。主控單元以通訊方式將工控機(jī)設(shè)定的各種參數(shù)傳給主控單元各功能板卡。并把各板采集的信號反饋回工控機(jī)控制系統(tǒng)的控制方式采用開、閉環(huán)結(jié)合的方式。開環(huán)以滿足SVC控制器的響應(yīng)時間。確保系統(tǒng)對電壓波動和閃變抑制的要求。閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)被控TCR電流精度。以確保系統(tǒng)功率因素的穩(wěn)定。主電抗器為干式、空芯電抗器。晶閘管控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式為恒無功調(diào)節(jié)方式晶閘管閥體的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計先進(jìn)。采用臥式。設(shè)備緊湊、運(yùn)行可靠、維護(hù)工作量少。控制器的核心為高速數(shù)字信號處理器DSP。具有結(jié)構(gòu)簡單、硬件和軟件都便于擴(kuò)展和修改、控制精度高、功能強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，信號采集高速、實(shí)時、準(zhǔn)確，信號處理快?？刂葡到y(tǒng)及大部分外圍電路采用貼片元件安裝。工作可靠性高。抗干擾能力強(qiáng)。高效熱管自然冷卻可控硅。與水冷相比結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)運(yùn)行。PLC自動監(jiān)控系統(tǒng)完成各種繼電保護(hù)功能。并通過觸摸屏的直觀界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)友好交流。

3SVC監(jiān)控軟件

為便于隨時查看SVC設(shè)備運(yùn)行狀況。在設(shè)備側(cè)工控機(jī)和用戶監(jiān)控室側(cè)PC機(jī)上分別安裝了相應(yīng)的SVC監(jiān)控軟件通過該軟件可實(shí)時、詳細(xì)地了解到設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以及各部分性能狀況。SVC監(jiān)控系統(tǒng)可以方便、直觀地查看SVC設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、曲線、歷史記錄、故障記錄等，支持網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.1系統(tǒng)模塊簡介

SVC監(jiān)控系統(tǒng)分為以下幾個模塊：

（1）SVC監(jiān)控系統(tǒng)。在SVC設(shè)備控制柜的工控機(jī)上運(yùn)行：①對設(shè)備和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。顯示實(shí)時數(shù)據(jù)和實(shí)時曲線；②提供數(shù)據(jù)存儲和查詢功能；③提供故障報警，可控硅狀態(tài)監(jiān)視功能；④提供功率因數(shù)小時、日、月、年度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能；⑤提供修改SVC設(shè)備運(yùn)行參數(shù)接口：⑥提供主接線圖繪制工具。可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況修改主接線圖；⑦提供遠(yuǎn)程監(jiān)控所需數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)斷開的情況下?？瑟?dú)立運(yùn)行

（2）SVC監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)服務(wù)器上運(yùn)行。通過此模塊搜集各個SVC設(shè)備的數(shù)據(jù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對SVC設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控

（3）SVC遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)服務(wù)。在數(shù)據(jù)服務(wù)器上運(yùn)行。為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供數(shù)據(jù)服務(wù)

（4）SVC監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)客戶端。在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站上運(yùn)行（此工作站需和用戶數(shù)據(jù)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)）如果需要通過網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控?？梢栽谂c數(shù)據(jù)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)的任意一臺工作站上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)客戶端對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

可監(jiān)控的數(shù)據(jù)包括：

3.2系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)具有動態(tài)連續(xù)的無功功率補(bǔ)償和諧波抑制的雙重功能，技術(shù)先進(jìn)、性能**、運(yùn)行可靠，起到了以下作用：①提高功率因數(shù)，降損節(jié)能；②提高電網(wǎng)輸送能力和減少電網(wǎng)的配變?nèi)萘浚?/span>③改善用戶的電壓質(zhì)量。減小電壓波動及電壓閃變：④抑制諧波。并給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

SVC裝置可以自動跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)無功波動、抑制閃變、提高功率因數(shù)、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善電能質(zhì)量。晶閘管控制電抗器TCR具有過流、電源異常、丟同步電源、丟脈沖、脈沖不平衡、晶閘管擊穿（每相擊穿一個晶閘管報警。但可正常工作；擊穿兩個晶閘管立刻跳閘）等保護(hù)功能。

SVC監(jiān)控系統(tǒng)具有以下功能：①主接線：顯示設(shè)備當(dāng)前的各種參數(shù)。包括母線電壓、無功功率、有功及無功電流、相控電流、功率因數(shù)、觸發(fā)角、各濾波通道的電流值等：⑦實(shí)時曲線：顯示各參數(shù)的實(shí)時曲線；③歷史曲線：確定曲線的日期、起始時間、結(jié)束時間和曲線名稱可查看歷史數(shù)據(jù)曲線；④歷史記錄：確定歷史數(shù)據(jù)的日期、具體的時間段可查看歷史明細(xì)記錄；⑤故障記錄：選擇日期范圍，可查詢系統(tǒng)歷史故障記錄：⑥晶閘管監(jiān)視：顯示每項(xiàng)工作的晶閘管當(dāng)前狀態(tài)。分別以黃、綠、紅3種顏色表示，如果某相工作的晶閘管發(fā)生擊穿損壞。相應(yīng)的指示燈變成黑色：⑦功率因數(shù)：確定查詢時間，可查詢歷史或當(dāng)前月份的功率因數(shù)統(tǒng)計狀況，包括小時平均值、日平均值、月平均值；⑧系統(tǒng)參數(shù)：顯示當(dāng)前設(shè)備的設(shè)定參數(shù)；⑨界面語言：可以選擇的界面語言有簡體中文和英文兩種：⑩故障報警：如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會彈出紅色的窗口，提示故障的內(nèi)容，如果安裝有聲卡。會提示報警語音。故障排除后，窗口自動消失，報警語音自動停止

3＿3系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及特點(diǎn)

（1）成熟、可靠、先進(jìn)、實(shí)用、優(yōu)化的SVC系統(tǒng)設(shè)計，操作簡單，維護(hù)方便。更直觀；

（2）極強(qiáng)的自診斷能力：既有靜態(tài)自檢，又有運(yùn)行中的動態(tài)檢測。能及時對系統(tǒng)中各種突發(fā)事件做出準(zhǔn)確的預(yù)警和保護(hù)：

（3）全數(shù)字化智能控制系統(tǒng)。有友好的人機(jī)界面，方便使用和維護(hù)，具有豐富、**的控制、監(jiān)視及故障診斷功能。因此大大減少了調(diào)試、維護(hù)及檢修所需時間：

（4）模塊化設(shè)計：功率單元和控制電路采用模塊或組（插）件結(jié)構(gòu)，相同模塊可以互換，提高了使用中的可靠性和可維修性：

（5）工作中定期做好溫度檢測、檢查電容器漏油情況、電器元件的檢查緊固及清灰處理等。觀察脈沖信號是否丟失

4應(yīng)用效果

SVC高壓電網(wǎng)動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在安鋼**煉軋廠1780MM熱煉軋生產(chǎn)線的投運(yùn)。提高了110KV變電站的電能質(zhì)量。包括電壓波動、諧波、無功等多個方面：①穩(wěn)定了35KV母線電壓。提高了供電質(zhì)量。也保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。解決了軋機(jī)咬鋼時系統(tǒng)電壓跌落問題：⑦諧波治理。將諧波畸變率限制在國標(biāo)要求內(nèi)；③功率因素校正。實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功率因數(shù)接近1；④提高了設(shè)備利用率。由于軋機(jī)需要的無功功率基本由SVC實(shí)時提供。因此主變基本不再提供無功功率，主變的利用率得到提高：⑤節(jié)省電費(fèi)：SVC的投入使用電源得到凈化。質(zhì)量得到提高。系統(tǒng)中無功基本不存在。有功功率增加。無功電流和諧波電流的降低使線路損耗和電機(jī)的無功損耗大大降低。電機(jī)效率和出力得到提高：⑥電源質(zhì)量的提高將延長電氣設(shè)備的使用壽命（特別是變壓器、電機(jī)的使用壽命等）。降低了自動控制設(shè)計的故障發(fā)生率（如可控硅控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定、計算機(jī)死機(jī)等問題造成的系統(tǒng)保護(hù)跳閘。給生產(chǎn)帶來的負(fù)面影響）。

5結(jié)語

SVC在安鋼**煉軋廠1780MM熱煉軋生產(chǎn)線投用以來，目前運(yùn)行良好，抗強(qiáng)電磁干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)時間快，可靠性高，故障率低，達(dá)到了滿意的效果，提高了企業(yè)的整體自動化水平。上海坤友電氣有限公司