企业无功补偿方案设计探析

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摘要：对某高新企业无功补偿设计方案进行了简单探讨分析，希望能对同类工程提供参考和借鉴。

关键词：电能质量；静止无功补偿器；谐波

1企业变电站供电方案

因生产的需要，某高新企业自建一座110kV变电站，该变电站容量为2×50MVA，110kV为内桥接线，进线2回，正常运行方式为分列运行，低压侧10kV为单母分段接线，出线24回，正常运行方式为分列运行。因该企业园区内10kV出线全部为电缆，为消除容性电流在10kV每段母线上配置接地变（兼所变）消弧线圈成套装置1套，容量为700kVA（其中所变100kVA）。

2负荷概况及供电要求

根据该企业提供的负荷清单，该站主要为二级负荷和三级负荷，无一级负荷。站内二级负荷的报装容量为68880kVA，占负荷大多数。同时园区内存在约3650kVA左右的非线性负荷。根据用户委托本地的电力试验研究院编制的《电能质量报告评估》：本工程并网后注入公共连接点某220kV变电站110kV侧5次、7次谐波电流分别为16.88A、15.68A，超出国标《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-1993）所规定的16.0A（5次），12.6A（7次）允许值；工程并网后注入另一220kV变电站110kV侧7次谐波电流含量为13.3A，超出国标规定的11.9A的允许值。根据业主及项目相关专业提供的资料，该企业的生产工艺对电源可靠性和稳定性要求较高，瞬间停电可能造成数据丢失、工艺设备损坏等，同时对电能质量也有特殊要求，电压陡降陡升也会造成设备宕机。

3电压波动与闪变的危害

随着科技不断发展进步，各行各业越来越多地采用高新技术设备，这些设备往往需要大量精密电子控制系统来实现各种功能，参与生产的过程控制装置PLC、工业机器人等，都是对电压波动十分敏感的负荷，任何设备的作业中断都将可能导致整个流水线、甚至全厂作业的中断，造成的损失非常巨大。而且电压波动对日常工作、生活也会产生非常不利的影响。电压波动达到一定程度时，会使照明灯出线闪烁引起人们的视觉不适合疲劳。

4谐波的危害

电气设备的设计一般以工频为正常的工作条件，谐波的存在会增加电气设备的震动、噪音，增加设备损耗、发热，降低设备运行效率，缩短设备使用寿命，降低产品的加工精度，影响产品质量，甚至会烧坏设备。谐波的存在使原有电压、电流波形发生畸变，从而使基于正弦电压、电流的一些变流器控制设备产生误差，影响其正常触发变流器工作，严重时会烧毁变流器。谐波的存在会使其周围的电磁环境恶化，对弱电系统设备干扰明显，以通讯系统最为典型，谐波产生的电磁干扰会严重影响通讯质量、破坏通讯信号的正常传输。谐波会使变压器损耗增大，实际容量减小，引起变压器外壳和某些紧固件发热，严重时可损坏变压器。谐波的存在易使各类保护级自动装置产生误动或拒动，使其可靠性、选择性降低，造成系统事故甚至大面积停电。

5无功补偿设计方案

根据用户提供的负荷性质等资料分析本站污染源主要为大型电机设备及变频设备，为保证供电的可靠性和稳定性，减轻电压波动同时滤除负荷产生的谐波电流，该工程无功补偿采用静止无功发生器（SVG），SVG能平滑吸收或输出满足要求的无功电流，实现静止无功发生器的目的。根据《电力系统电压和无功电力技术导则》第5.7条：220kV及以下电压等级的变电所中，应根据需要配置无功补偿设备，其容量可按主变压器容量的0.10～0.30确定。该工程设4组SVG，每段10kV母线设2组，每组容量为±4000kvar，占主变容量的16%。

6SVG优点分析

（1）动态补偿功率因数。配电系统中的大量负荷，如异步电动机、感应电炉以及大容量整流设备等，在运行中都能表现为感性，需要消耗大量的无功，增加了供电线路上的电能损失，降低了电压质量，同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率。SVG可跟随负荷无功的变化，实现无功功率的动态补偿，使线路损耗降到最低，并且充分提高了发、输、供电设备的利用率。（2）提高系统电压稳定性。对于负荷中心，由于负荷容量大，而且有没有大型无功电源支撑，因此容易造成电压偏低甚至电压崩溃的稳定事故。SVG具有的快速调节无功功率的功能，可以有效维持负荷侧电压，提高供电系统的电压稳定性。（3）提高输电系统稳定性。在长距离输电线路中点安装SVG装置，不但可以在正常状态下补偿线路的无功功率，而且可以在系统故障情况下，提供及时快速的无功调节，阻尼系统震荡，提高输电系统稳定性，从而有效提高线路输电容量。（4）治理电能质量问题。该装置可以同时治理配电网中多种常见的电能质量问题，如三相不平衡、电压闪变和功率因数超标等，改善电网供电质量，确保用户设备安全、可靠运行，降低能耗、提高效率。

7结语

该站无功补偿能有效较少或消除注入公共电网的谐波电流，投产后各设备运行良好，基本解决该企业对电能质量的高标准要求。但SVG存在的缺点也需引起高度重视，如SVG功率模块是电力电子设备，对环境温度要求较高，需在SVG室内增加大型制冷空调才能满足条件，同时自身的散热系统产生的噪音也相当突出，建议建造时SVG室要远离值班或休息场所。该站的无功补偿是在10kV母线装设动态无功补偿装置（SVG）实现的，如某些特殊用户在低压380V注入的谐波电流超标，则建议在低压（380V）非线性负荷配电装置处增加有源滤波装置，以节省经济成本。

参考文献

[1]SD325-1989.电力系统电压和无功电力技术导则[S].

[2]GB/T12325-2008.电能质量供电电压允许偏差[S].

[3]GB/T14549-93.电能质量公用电网谐波[S].

作者:余联播 单位:浙江安安电力工程设计有限公司