关键词：谐波电压；谐波电流；SVG；无功；电压畸变率
Abstract: The harmonic voltage, harmonic current and reactive polluting power grid system produced during the operation of the belt hoist will cause some problems such as fluctuation of the power grid, flickering, reduction of the power factor and so on, hence the installation of reactive compensation device is necessary. As the latest type of reactive compensation device, Static Var Generator can manage the power grid system effectively and to improve the power quality to satisfy the actual demands.
Key words: Harmonic voltage; Harmonic current; SVG; Reactive power; Voltage distortion rate
【中图分类号】U223.6+3 【文献标识码】B  【文章编号】1561-0330（2018）07-0000-00
1 引言
由于电力电子器件的非线性和波形非正弦的特点，由电力电子器件组成的电气传动自动化装置的电源侧（网侧）的电流不仅含有基波，还包含丰富的谐波，电控系统在整个运行期间功率因数偏低（一般在0.2-0.8之间），同时起动无功冲击大，引起电网电压发生波动，这些都会给电网的运行和效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。[1-3]
随着由电力电子器件组成的电气传动自动化装置的广泛应用和容量的不断增加，上述给公用电网和其他用电设备带来的不良影响（有人称之为电网污染或公害）日益显著。因此，在设计或构成一个大型的电气自动化系统时，必须考虑谐波治理和功率因数及无功功率补偿的问题。[4]
综上所述，电控系统对电网的不利影响主要表现在：起动无功冲击大；平均功率因数低；产生谐波电流。
2 负荷的工作特点及主要的影响
2.1 无功冲击将产生如下的不良影响
（1）使供电母线的电压产生波动，降低了机电设备的运行效率。
（2）大量无功使系统功率因数较低，浪费大量能源。变流设备的自然功率因数较低，一般只有0.7左右，造成供配电系统的电能损耗增加，发配电设备的利用率下降，企业的电费支出增加，降低了企业的经济效益。
2.2 谐波电流对电气设备的危害
（1）谐波对供电变压器的影响
谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降，影响绝缘寿命。
（2）谐波对旋转电机的影响
谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压。
（3）谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器，将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。
（4）谐波对变流装置的影响
交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。
（5）谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。
（6）谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。
由以上分析可以看出，电气传动自动化装置产生的大量谐波电流和无功冲击会对用户本身及电网用电设备造成较严重的电压波动和谐波污染。这不仅带来运行隐患，威胁电网的安全稳定运行，还会给其他电气设备的运行带来不利影响。
3 加装SVG的必要性
上述的无功问题和谐波问题都会给电网的运行或效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。
当消弧线圈调谐不当和系统对地电容处于串联谐振状态时会引起中性点电压过高，而且会对上述无功问题和谐波问题进一步放大（电容器的应用也可能导致谐波放大现象），从而引起三相对地电压严重不平衡，会对电气设备的安全运行造成极大的威胁。因此系统必须考虑加装快速的无功功率补偿装置，以滤除谐波，平衡无功的波动。
静止无功发生器（SVG）可以快速平滑调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。[5]
在系统发生短路故障情况下，SVG的动态无功调节能力可以加快故障切除后内部工况的恢复过程；在负载变化情况下，SVG可以使变电站的电压波动明显降低，对工艺设备及变电站安全运行和稳定电能质量均有很好的作用。
4 方案设计
皮带机系统接线图如图1所示。两台功率为6000kW的电机采用交交变频器SL150进行调速驱动，电机额定电压1226V，额定电流2532A，额定转速是每分钟56转。

4.1 谐波电流
此项目SVG设备容量按两台功率为6000kW的电机，皮带机设备采用变频传动工作效率很高可以忽略，变频器SL150平均功率因数0.8计算。由于10kV母线已经有1台SVG对10kV系统无功进行补偿，保证10kV母线考核的功率因数，因此此项目所上的SVG只补偿一期主运输皮带1开关下面的负载无功即可，同时此次所上的SVG满足滤除一期主运输皮带1所带电机的谐波值。
（1）由于皮带机设备采用变频传动，电机效率为97.1%，功率因素为0.99，功率因数较高，不需考虑进行无功补偿，其他负荷变频器SL150功率因素为0.8，总装机容量约为2台6000kW，同时效率系数k取1，自然功率因数按0.8考虑，补偿到0.95所需容量可按式(1)计算：
















根据表9可以看出11、13次电压畸变率超标，23、25次接近国标值，电压总畸变率超标。电压畸变是由于谐波电流所引起的，因此抑制谐波[8]电流可以降低电压畸变率，SVG滤出谐波的能力大于95%，因此SVG滤出11、13、23、25次谐波电流后电压畸变率如表10所示。


看见，11、13次及总畸变率均合格。
由上述结论对谐波电流值进行考虑计算出SVG设备容量为7.5MVar。
5 结束语
提升机等其他重工业负载在工作中会引起电网电压降及电压波动，使功率因数降低，传动装置会产生大量有害高次谐波。安装SVG能够稳定电网电压，提高功率因数，有效抑制高次谐波，可以完美地解决重工业负载在工作时所引起的电网问题。
参考文献
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[8]王兆安,黄俊. 电力电子技术[M]. 2007年6月.
作者简介
张岩 （1985-） 男 本科 中级工程师 研究方向为无功补偿、SVG