有源动态无功和谐波补偿装置（S tatic V ar G enerator）中电电气南京智能科技有限公司2011年09月适用范围近年来，动态无功及谐波补偿装置越来越广泛地应用于电网及电力用户端，用于提高电网电压稳定性、改善用户电能质量并达到节省电能的目的。
产品研发团队在多年大功率电力电子产品研发的技术和经验基础上，通过与清华大学柔性输配电系统及大功率电力电子专家的合作，又成功研发出了高性价比的新一代有源动态无功与谐波补偿装置SVG，可直接接入1kV－35kV电压等级母线，为电网或用电负荷提供快速有源动态无功补偿和谐波滤波，可有效提高电网电压暂态稳定性、抑制母线电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除负荷谐波及提高负荷功率因数。
SVG可应用于：电网枢纽变电站：提高系统暂态电压稳定性，确保系统运行安全；风力发电场：提高母线电压稳定性，抑制振荡；冶金行业、石化行业、矿山及电气化铁路：抑制电压闪变、补偿不平衡负荷、滤除负荷谐波及提高负荷功率因数；其他行业：抑制电压波动、滤除负荷谐波及提高功率因数。
型号命名电气原理SVG是由链式静止同步补偿器（STATCOM/DSTATCOM，又称为SVG）和固定电容器共同构成的，按各自容量的不同可组合成各种补偿范围的有源动态无功和谐波补偿装置。
其中的SVG不同于传统SVC的阻抗补偿（靠电容器和电抗器发出和吸收无功）原理，而是基于电压源自换相换流器，原理上等效于静止的同步调相机，但性能上又远优于调相机和SVC。
SVG的原理及应用方式 性能特点和传统的SVC相比，SVG具有以下独特的优点：1.启动冲击小SVG部分采用自励方式起动，启动快速且冲击电流限制在很小的幅值；2.任意组合的连续补偿范围SVG可以从额定感性工况到额定容性工况连续输出无功，和固定电容器组合可构成任意范围的连续补偿；3.动态响应速度快SVG具有10ms以内的快速输出无功特性，因而对快速的冲击负荷具有更好的补偿效果，对闪变有更好的抑制效果；而传统的SVC响应时间一般在40ms-60ms（太快可能引起电抗和电容器产生振荡）。
SVG的快速动态响应4.优异的谐波输出特性SVG既可以输出近似正弦波的无功电流（不含谐波，用于电网补偿），也可以输出设定次数的谐波电流（用于负荷谐波滤波），即SVG输出电流是完全有源可控的，完全满足用户的需要；而SVC产生大量不可控的谐波电流，又附带大量不可控的无源滤波支路来实现自身产生的谐波电流的滤波。
5.占地面积小SVG以半导体功率器件构成的逆变器为核心，使用直流电容器储能，无SVC中体积庞大的滤波支路和电抗器，安装尺寸一般只有SVC的1/5-1/3，特别适合于对占地面积要求较高的场合。
SVC SVG6.高效率SVG采用新型低损耗IGBT功率器件，直接输出电压范围1kV－35kV,省去了连接变压器，装置效率可达99％以上；而由于损耗曲线特性优于SVC（SVC空载时损耗达到最大），SVG的等效运行损耗一般只有SVC的1/3-1/2，等效运行耗电量大大低于SVC。
7.超强补偿能力SVG输出电流不依赖于系统电压，表现为恒流源特性，在系统电压跌落到20％时仍可以输出额定无功电流，具有更宽的运行范围；而SVC输出电流与系统电压成正比下降，使得达到同等补偿效果SVG容量可以比SVC容量小20％－30％。
通过对固定电容器组的综合控制，可以更好的满足系统和负荷的补偿范围要求。
8.高可靠性SVG采用N+1或N+2冗余主电路拓扑结构，一个（或两个）链节单元损坏后仍可继续满负荷运行；在系统短路故障条件下，SVG可连续稳定运行，而SVC因可控硅触发问题可能发生闭锁退出运行；SVC使用了大量电容器电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，SVC会产生不稳定性而发生振荡，而SVG对外部系统运行条件和结构变化不敏感。
SVG还避免了功率器件的直接串联。
N+1或N+2冗余运行的链式换流器，避免了IGBT器件的直接串联9.多种补偿功能抑制电力系统过电压，改善系统电压稳定性提高系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，并防止发生暂态电压崩溃 动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限阻尼电力系统功率振荡在负荷侧，能抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高负荷功率因数、滤除谐波。
功能1.模块化的电路结构z SVG的核心是基于IGBT器件的链式逆变器。
链式逆变器每相由多个功率模块输出串联而成，功率模块采用N+1或N+2冗余运行结构；z模块控制采用大规模FPGA芯片载波移相多电平空间矢量PWM控制策略，电路简单，抗干扰能力强，可靠性高；z采用自励起动技术，使得装置投入时冲击电流小；z模块面板共4个电气端子，2个光纤端子，接线简单，还设有若干状态及故障指示灯，方便维护及检修。
z采用基于三DSP及多FPGA的全数字化控制器MLCCON，具有高集成度，可靠性高；z现场可设定控制方式：系统补偿或负荷补偿及负荷补偿谐波次数；z采用快速瞬时无功电流控制策略，可实现系统短路故障时的连续稳定运行；z采用进口PLC实现多组固定电容器的综合投切控制。
z控制器全封闭防尘设计，无需冷却风扇，大大提高可靠性。
MLCCON全数字化控制器3.监控与人机接口z本地监控功能由DSP及进口PLC共同完成，采用触摸屏中文/英文显示界面，比嵌入式工控机界面硬件可靠性高，更适用于工业现场电磁环境；z本地监控面板能进行各种控制操作和参数设置；z显示面板具有功率模块直流电压、功率模块故障/旁路状态、输出电流、负荷电流、故障显示及故障追忆等功能，可显示输出电流波形；z远方通信监控接口为RS232/RS485和CAN总线，备有计算机网络监控的RJ45扩展口和通信转换模块，可以灵活支持Modbus、Profibus、TCP/IP和IEC61850等通信协议；z可以通过远方计算机进行实时状态监控；z具有GPRS远程接口，装置通过联网装置，将系统运行数据、状态量和报警信息等，利用GPRS网络发送到本公司后台服务器，实现对现场的实时监控，以确定其安全情况和运行情况，大幅提高了系统运行的可靠性及可维护性。
4．参数设定功能z具有多种功能参数设置，方便不同负荷对象运行参数的现场配置；z所有功能参数项用中文提示，所有功能参数具有停电保持功能（双份），可以整体备份或恢复。
5．不停电控制电源控制电源采用多模块并联运行且带直流UPS后备，当交流控制电源停电时，由直流UPS后备提供控制电源，装置运行不受影响。
6．电磁兼容功率模块和主控系统采用光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好。
特殊设计的柜体内的电磁屏蔽措施，使得装置在有电磁干扰的环境中工作时不受影响，同时，其他设备也不会受装置所产生的电磁场的影响。
应用实例1.SVG用于电网补偿上海市电力公司为提高系统暂态电压稳定水平、减少故障时低压释放负荷数量，决定在黄渡分区西郊变电站投运一台±50Mvar STATCOM装置（由清华大学柔性输配电系统研究所负责全部技术研发工作），并实现已有4组固定电容器的综合控制以达到最优补偿效果。
2.SVG用于电弧炉补偿冶金行业的交、直流电弧炉是非线性的冲击负荷，炉料熔化期间电弧的不稳定，给系统带来有功、无功冲击。
无功功率的冲击带来了母线电压的持续波动，造成了闪变现象的产生。
交流电弧炉三相放电电弧的差异还造成负荷电流不平衡，而直流电弧炉则造成多次谐波电流超标。
采用SVG可以对电弧炉实现动态无功、谐波及不平衡负荷电流的补偿，大幅度提高母线电压稳定度（完全满足国家标准），显著减少断弧现象，提高了冶炼效率，吨钢电耗量一般可减少10％以上，单炉冶炼时间也可缩短8％－15％，也可大大降低谐波过电压带来的电缆绝缘损坏频度，带来显著的经济效益。
瑞典的Uddeholm Tooling 钢铁公司在1999年为其66 吨电弧炉配置了±22MVar的SVG 装置。
安装SVG后钢厂的各项指标变化如下表。
该钢厂每年节能降耗和增产的经济效益总和可达千万元人民币。
SVG抑制电弧炉电压闪变效果3.SVG用于轧钢机补偿轧钢机负荷由大功率直流电动机、异步电动机、同步电动机及各种直流整流器、交流变频调速器等大功率电力电子设备组成，冲击大、无功消耗大、谐波电流大、功率因数低，造成母线电压反复波动，大量谐波电流流入电网，使配网损耗变大，同时造成谐波尖峰电压，损坏电缆绝缘。
这些特征造成电网不能满足国家电能质量标准的要求，不利于电网经济运行，对用户电气设备也造成恶劣影响。
采用SVG对轧钢机负荷进行补偿，可以稳定系统母线电压，满足生产需要，并大大节约系统无功损耗，而且避免传统SVC等阻抗型补偿装置带来的系统谐振或者谐波放大等问题，极大的提高电网的安全性。
SVG对轧钢机的谐波补偿效果4.SVG用于风力发电场补偿风力发电场一般短路容量小，风力发电机输出功率的波动或负荷的波动都可能造成接入母线的电压波动频繁，不仅影响了电网的电能质量，对风机的正常发电运行也造成了影响。
SVG的动态性能优异，性价比高，非常适用于风电场无功补偿。
国外的风电场已普遍开始应用SVG进行无功快速补偿。
5.SVG的其他应用其他应用包括电气化铁路的综合电能质量补偿、大型工业用户的综合电能质量补偿。
技术指标标 准 通用的标准包括GB，UL，IEEE 逆变器类型 链式换流器，采用IGBT器件装置容量 1Mvar－200Mvar并网点电压等级 45Hz-55Hz，6kV/10 kV /27 kV /35kV并网点电压允许波动范围 30％额定电压到120％额定电压启动方式 自励启动，启动冲击电流小控制电源 45Hz-55Hz，380V±20%，内含免维护后备电源 无功输出范围 额定感性到额定容性无功，连续调节无功输出特性 电流源输出，在系统电压降低到20％仍输出额定容性无功电流 补偿控制方式 系统补偿或负荷补偿系统补偿功能 电压调节、无功调节、暂稳控制、阻尼控制负荷补偿功能 功率因数补偿、电压闪变抑制、谐波补偿、负荷不平衡补偿 无功输出响应速度 1ms－10ms综合补偿控制 可控制多组补偿电容器或电抗器的自动投切 过载能力 标准：允许10％连续过载，20％过载5秒，30％过载立即保护故障处理 链式换流器采用N+1/N+2冗余运行，故障功率模块自动旁路，装置运行不受影响效率 满载时大于99%保护功能 输出过电流、系统短路、系统过压、PT断线、过温、水冷故障、通信失败等保护远程监控 数字方式：RS485、CAN、Modbus、Profibus、TCP/IP，GPRS 6路可编程外部开关量输入（DC24V）信号输出 4路可编程模拟量输出（0－20mA）； 6路可编程开出（DC24V/50mA）；人机界面 中文液晶触摸屏图文人机界面噪声 在距离装置1米的范围内任何一个方向进行测试，所测得的装置噪声不超过80分贝装置尺寸 根据具体型号确定 运行环境要求 0－40oC，95%相对湿度存储/运行环境温度 -40－70oC 抗震 抗地震能力为7级，振动0.5G 海拔高度 1000米以下SVG 与SVC 的比较比较内容SVGSVC无功控制能力 从额定容性到额定感性无功连续运行 连续，容性无功由FC 或滤波器组提供，TCR 只提供感性无功无功补偿 响应速度响应速度快（1ms－10ms） 不引起电网谐振 响应速度慢（40ms～60ms）需要考虑电网谐振问题快速冲击负荷补偿效果好 较差 电压对补偿效果的影响输出无功电流与系统电压无关 系统电压下降时输出无功电流成比例下降 同等补偿效果所需容量1.0 1.2－1.3 占地面积 小(为SVC 的1/5-1/3倍) 大输出谐波系统补偿时很小，可忽略；负荷补偿时吸收负荷谐波电流产生大量谐波，需多组滤波器价格比较 SVG 价格与SVC 相当铜、铁价格的上升对SVC 成本影响大典型0－100Mvar 电路损耗与输出 无功的关系零无功输出时损耗不到SVC 的三分之一；零到半载运行时等效损耗大大小于SVC零无功时TCR 需运行在额定输出，损耗大；零到半载运行时等效损耗远大于SVG综合性能/价格比性价比高 SVG 优点：补偿能力强、速度快、占地小、损耗小 性价比低SVC 缺点：反应慢、谐波大、占地面积大、损耗大SVG产品系列6kV系列（注：尺寸如有变动，恕不另行通知，具体尺寸以技术协议为准）型号 SVG容量(Mvar) SVG额定输出电流(A)冷却方式SVG安装室尺寸（高3.5m）FC安装室尺寸（高3.5m）长（m）宽（m） 长（m）宽（m）CEGW-06/4/0 ±2 192 风冷 7.5 3.5 7.5 3.0 CEGW-06/6/0 ±3 288 风冷 8.0 3.5 8.0 3.0 CEGW-06/10/0 ±5 480 风冷 9.0 3.5 9.0 3.0 10kV系列（注：备尺寸如有变动，恕不另行通知，具体尺寸以技术协议为准）型号 SVG容量(Mvar) SVG额定输出电流(A)冷却方式SVG安装室尺寸（高3.5m）FC安装室尺寸（高3.5m）长（m）宽（m）长（m） 宽（m）CEGW-10/4/0 ±2 115 风冷 9.0 3.5 9.0 3.0 CEGW-10/6/0 ±3 173 风冷 9.0 3.5 9.0 3.0 CEGW-10/10/0 ±5 288 风冷 10.0 3.5 10.0 3.0 CEGW-10/16/0 ±8 480 风冷 11.0 3.5 11.0 3.5 CEGW-10/20/0 ±10 576 风冷 11.5 3.5 11.5 3.5 CEGW-10/30/0 ±15 864 风冷 14.5 3.5 14.5 3.5 CEGW-10/40/0 ±20 1154 水冷 15.5 3.0 15.5 3.0 CEGW-10/60/0 ±30 1735 水冷 16.5 3.0 16.5 3.0 35kV系列（注：备尺寸如有变动，恕不另行通知，具体尺寸以技术协议为准）型号 SVG容量(Mvar) SVG额定输出电流(A)冷却方式SVG安装室尺寸（高4.0m）FC安装室尺寸（高4.0m）长（m）宽（m） 长（m）宽（m）CEGW-35/16/0 ±8 132 风冷 17.0 3.0 7.8 6.0 CEGW-35/32/0 ±16 264 风冷 19.0 3.0 9.0 7.0 CEGW-35/60/0 ±30 495 水冷 11.5 6.0 11.5 7.0 CEGW-35/80/0 ±40 660 水冷 13.5 6.0 13.5 7.0 CEGW-35/100/0 ±50 825 水冷 13.5 6.0 13.5 7.0 CEGW-35/150/0 ±75 1237 水冷 16.5 7.0 16.5 7.5 CEGW-35/200/0 ±100 1650 水冷 16.5 7.0 16.5 8.5。