静止无功补偿器

专业知识：静止无功发生器（SVG）是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进态无功补偿的装置。 SVG 的思想早在 20 世纪 70 年代就有人提出 ,1980 年日本研制出了 20MVA 的采用强迫换相晶闸管桥式电路的 SVG，1991 年和 1994 年日本和美国分别研制成功了80MVA 和 10OMVA 的采用 GTO 晶闸管的SVG 。目前国际上有关 SVG 的研究和将其应用于电网或工业实际的兴趣正是方兴未艾 , 国内有关的研究也已见诸报道。与传统的以 TCR 为代表的SVC 相比 ,SVG 的调节速度更快 , 运行范围宽 , 而且在采取多重化或 PWM 技术等措施后可大大减少补偿电流中谐波的含量。更重要的是 ,SVG 使用的电抗器和电容元件远比 SVC 中使用的电抗器和电容要小 , 这将大大缩小装置的体积和成本。由于 SVG 具有如此优越的性能 , 是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。

无功补偿的专业知识：

与电网中的有功损耗相比，无功损耗要大的多，这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多，并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大，事实证明电网最基本的无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求，因此对电网进行无功补偿显得尤为必要。另外，对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压，在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置，还可以改善电网性能，提高输电能力，在负荷侧合理配置无功，可以提高供用电系统的功率因数，减少功率损耗，因此，电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。

1.电网无功补偿的方法

电网无功补偿方法有很多种，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用经历了近一个世纪的发展历程，下面将按无功补偿方式的发展顺序逐一论述电网的无功补偿方法。

1.1同步调相机

同步调相机是一种专门设计的无功功率电源，相当于空载运行的同步电动机。调节其励磁电流可以发出或吸收无功功率，在其过励磁运行时，向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，可提高系统电压；在欠励磁运行时，它会从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压，同步调相机欠励磁运行吸收无功功率的能力，约为其过励磁运行发出无功功率容量的50％～65％。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑的改变（输出或吸取）无功功率，从而进行电压调节。此外，装有强行励磁调节装置的同步调相机在系统发生故障而引起电压降低时，可以提供短时电压支撑，有利于提高电网稳定性。但它的不足之处也有很多，如有功损耗大、运行维护复杂，投资费用大、动态调节响应慢以及增加了系统的短路容量等等，同步调相机正逐渐被投资更少性能更优的新型无功补偿设备所取代。

1.2并联电容器

并联电容器是目前电网中应用最为广泛的一种无功补偿设备，只能发出无功功率，不能吸收无功功率。它藉提高负荷侧功率因数以减少无功功率流动而提高受端电压、降低网损。它需要根据负荷的的变化而进行频繁的投入或切除操作，而此投入或切除操作通常用机械开关控制，因此不能准确快速的实现无功功率补偿。另外在系统电压出现紧急状态时，并联电容器组的明显缺点是其无功输出量随电压的平方下降，因此，当电网无功不足需要投入并联电容器进行无功补偿时，最好在高峰负荷到来之前就将电容器组投入，使电网电压提高至上限运行，这样可防止高峰负荷时电压的过分下降，若在电网电压已经下降后采取措施，则补偿效果不好，但又因为它的价格便宜、易于安装、没有旋转部件以及维护也较为方便而得到许多电力公司的青睐。

1.3并联电抗器

并联电抗器用于吸收超高压长距离架空线和电缆线的过剩无功功率，防止正常运行时有过多的无功功率注入负荷。并联电抗器吸收的无功功率QL与所在母线电压U平方成正比即QL=U2/XL ，式中的XL为并联电抗器感抗。并联电抗器一般以直接接到超高压线路或母线，或经主变三次侧或较低电压母线两种接线设置方式接入电网，若采用并联电抗器直接接到超高压线路上，优点是可以限制高压线路的过电压，与中性点小电抗配合，有利于超高压长距离输电线路单相重合闸过程中故障相的消弧，从而保证单相重合闸的成功，不足是造价过高。若接到主变三次侧或较低电压母线上，优点是造价低、操作简便，具体采用何种方式，依具体情况而定

1.4静止无功补偿器

静止无功补偿器（SVC）出现在20世纪70年代初期，可以说是灵活交流输电“家族”的最早成员，它通常由静电电容器、电抗器及检测与控制系统组成。目前常用的有晶闸管控制电抗器型（TCR型）和饱和电抗器型（SR型）。TCR型补偿器由TCR和若干组不可控制电容器组成，电抗器与反向并联连接的晶闸管相串联，利用晶闸管的触发角控制来改变通过电抗器的电流，就可以平滑的调整电抗器吸收的基波无功功率，TCR型补偿器其实只是以晶闸管开关取代了常规电容器所配置的机械开关，使它的开关次数不受限制，其运行性能要明显优于机械开关投切电抗器。SR型补偿器中，由饱和电抗器与串联电容器组成的回路具有稳压特性，能维持所连接母线电压水平，对冲击性负荷引起的电压波动具有补偿作用，SR型补偿器具有快速、可靠、过载能力强以及产生谐波小等优点，而且还具有抑制三相不平衡能力，但运行中的电抗器长期处于饱和状态，铁芯损耗较大，且饱和电抗器的造价过高，所以目前国内应用较少

1.5静止无功发生器

静止无功发生器（SVG）也被称为静止同步补偿器（STATCOM）或静止调相机（STATCON），是在20世纪80年代以来出现的更为先进的静止无功补偿装置。装置中六个可关断晶闸管（GTO）分别与六个二极管反向并联，适当控制GTO 的通断，可以把电容器C上的直流电压转变成为与电力系统电压同步的三相交流电压，装置的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与SVC相比，SVG的响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更小，尤其重要的是，电压较低时SVG仍可向系统注入较大的无功电流，它的储能元件（如电容器）的容量远比它所提供的无功容量要小

2. 不同电压等级电网的无功补偿原则

对于10kV配电线路,优先在配电变压器低压侧配置带自动投切装置的并联电容器,以提高线路的功率因数,电容器的补偿容量为配电变压器的10％～20％。在110kV及以下的电网中,由于线路输送负荷一般均大于线路的自然功率,电网呈

感性,并且负荷与变压器均为感性,所以,无论从调压还是降损角度考虑,均应以

容性补偿为主,补偿容量可按主变压器容量的10％～30％来确定。

无功补偿在220kV网络中的情况较为复杂,电网的无功特性与线路实际输送功率（与线路的自然功率比较）的大小有关,对于网架不强的220kV网络, 综合线路输送负荷大于线路的自然功率以及变压器为感性等原因,电网呈现感性特质,电

网以容性补偿为主；而对网架较强峰谷差较大的220kV网络，则存在以下情况：1）当电网为高峰负荷时，由于线路输送负荷和变压器通过潮流较大，线路和变压器消耗无功多，网络呈感性，此时以容性无功补偿为主，如并联电容器等。2）当电网为低谷负荷时，则由于路输送负荷和变压器通过潮流较小，此时网络呈现容性，建议调整发电机高功率因数运行，并且将220kV网络电压偏高的变电站的电容器退出。3）对于冲击性负荷较大的电网，应在冲击性负荷附近配置静止补偿器，以抑制冲击性负荷引起的电压闪变，快速调节无功功率

330kV及以上的网络，由于线路实际输送功率均小于线路自然功率，线路无功功率过剩，此时除考虑将发电机进相运行外，电网应配置一定量的感性无功补偿设备，如并联电抗器等，并要求在一般情况下，并联电抗器的总容量应达到超高压线路充电功率的90％以上

3.结论

通过本文的论述和分析不难得出以下结论：目前我国的无功补偿装置中，并联电容器凭借其优良的性价比仍是电网无功补偿的主要方式，并且在相当一段时间内这种格局不会有太大改变。新兴的基于电力电子逆变技术的静止无功补偿装置SVG，由于其响应速度快、损耗小、产生谐波小并且能连续大范围调节无功等优点，而正在成为无功补偿技术的发展方向，相信在不久的将来将会成为主要的无功补偿手段。

目前，思源各主要产品的评述：思源在并联电容器产业方面进展较为顺利，本人于09年3月参观其现场，其所制造的电容器，由于设备先进工艺精良，堪称工艺品，外观之精美可媲美家用电器；根据其09中报，营业收入比上年同期增78.30％，毛利率43.52％，远远超过同板块中的超高压电力变压器的毛利率，为其增长最快部分。其电抗器部分（含消弧线圈），09年一直在进行高端人才引进，技术力量应有所加强，其大容量油浸并联电抗器已通过中国电力企业联合会组织的产品技术鉴定；其中消弧线圈（其实也是一种电抗器）继续保持行业龙头地位。电力电子产品——大功率静止无功发生器（SVG）部分，中报公告下属子公司思源清能电气完成了 35kV 直挂 SVG、铁路专用 SVG、高压滤波、矿井专用 SVG 系统、100MVAR 大容量SVG 的模块设计、组合式 APF（有源滤波装置）等多个项目的研发和投运，上述部分项目为国内首创技术，并具有国际先进或国际领先水平；其中，SVG的国内主要竞争对手是荣信电力电子，据其网站介绍目前单台最大容量为50MVAR（以35kV/200MVAR的SVG为例，系统由4套完全一样的50MVAR的SVG组成。）,应该说思源的100MVAR 大容量SVG可能是国内排名前列的。这是本人目前收集了解的状况；至于数字化变电站、钠硫电池充放电系统、V2G技术，应未规模产业化，效益有待观察；而高压互感器、高压开关GIS，本人不甚了解，不予置评。

变压器油谱在线监测系统，我在变压器行业对此比较熟悉，在国内市场占有率仅次于理工监测（理工监测09年总产值在1.2亿元左右，股价86元，市盈率106倍）,订单增长很快,由于国家电网推广在线监测业务和智能电网的建设,银河证券预测其未来变压器油谱在线监测业务有望保持40％以上的增速。我在思源内部亦参观了变压器油谱在线监测系统的生产车间，该车间亦生产其他保护控制设备（像消弧线圈成套设备中的保护控制部分），系由思源副总经理WJZ一手打造掌管，生产管理相当先进，现场没有见到一张图纸，每个工人门前一台显示器终端，每天的作业内容直接发至各终端，按图焊接线路板。工作室的气氛很幽静舒适，工人比较训练有素。总之，思源的产品非常多样化，覆盖面相当广，这应该是体现了细分行业龙头发展战略和长尾战略的经营思想。

下面根据我在思源的见闻谈谈除外部因素以外思源自身内部生产、管理及技术方面的可能存在的问题：其一，电抗器事业部的技术力量比较薄弱，包括设计技术及制造技术；目前，国内西电及特变沈阳生产的是特高压50万伏及75万伏电抗器，且两公司也是上市公司，人才外流较难；而思源生产的是66千伏及35千伏电抗器；而电抗器作为铁心带气隙的特种变压器，其线圈数不大于2个，技术含量并非太高；因此，在全国各大型变压器制造厂中通常由搞电力变压器的人兼做，并不太重视；所以思源目前的电抗器技术队伍可能还并非来自变压器行业内的顶尖高手。在现场，看到了几台66千伏的油浸电抗器的绕制中的线圈，应该说其中未能显现21世纪以来国外顶尖变压器设计技术的水平以及新工艺新材料，在我看来，其线圈的线饼之间的绝缘油道起码有10％-20％的缩减空间，这将使成本显著降低；另外，生产现场的生产工艺布局稍显混乱，缺少优秀的制造技术人才，关键工序的制造技师的水准有待提高。虽然，09中报公告称：其66千伏及35千伏大容量油浸并联电抗器已通过中国电力企业联合会组织的产品技术鉴定，上述产品综合性能指标达到国际同类产品的先进水平，若干关键技术方面达到国际领先水平。但就内行来看，其关键技术离开国际领先水平有不小差距。可

以说，66千伏及35千伏油浸电抗器的技术门槛并不太高，一旦由于今年电网方面总投资稍有缩减而使大型电力变压器的招标规模缩小，不排除某些本来只生产特高压电抗器的厂商或具备较高特种变压器设计制造能力的厂商侵入高中压油浸电抗器领域以补充产能，蚕食其市场。此其一大隐患也。

其二，公司内部的薪资平衡问题对公司稳定发展的影响。大约在08年，第一分公司的生产车间某班组就因为薪资待遇而有小规模离职，致使当年流失了几位有经验的技术工人。思源随后加强了人力资源的评价管理，在公司内部进行了好感度忠诚度min意测评，结果显示愿意把思源电气介绍给自己的朋友邀请其加入的员工比例大约为95％（令我震惊的比例！很多企业要达到30％都绝非易事）。即便如此，人力资源部门仍然不满意，为什么有5％的员工仍然由潜在的流失可能？由于思源的快速发展历史离不开技术上的不停创新和开拓，单纯靠自身培养人才来发展是不现实的，势必不停地高薪网罗国内优秀技术人才，但普通员工的薪资不可能让所有人满意，这使得优秀技术人才与普通员工之间的收入差距比较大，但思源地处寸土寸金的上海，居住的成本压力之大是可以想象的；另外，外聘的高级技术人才与本公司自培技术人才之间的薪资平衡也是个问题；所以怎样合理地平衡薪资让绝大多数员工安居乐业并非易事。处理不好，高薪挖了外部的人才，自有的可造之才流失了。得之东榆失之桑榆

其三，公司的目前产品过于小规模多样化带来的资产收益率和营销成本问题。一方面，体现了细分行业龙头发展战略和长尾战略的优秀经营思想，以及成为成套设备供应商的目标；另一方面，制造的产品种类相当多，几乎涵盖了除大型电力变压器以外的全套输变电成套设备，然而其中的一些产品规模较小且很难有多大增长空间，但也得占着一片厂房设备，养一批员工，资产收益率将受影响。比如，根据中报，按产品分类，高压开关半年产值最高为2.3亿，其余部分均为1.1-1.6亿之间，在智能电网板块中明显属于单类产品规模较小过于分散的状况。对比特变电工，其08年主营构成中，大型电力变压器占61％（74亿），主导产品非常明显。而思源所生产的产品相对于大型变压器，其单台产品的产值小，达到十几亿产值需要的产品台数及合同数明显较多，需要更多的营销人员，需要迎来送往接待更多的客户，，这就使得企业的营销成本增加，影响产品毛利率。在这方面，我认为可以采取先进的“众包”经营思想，把核心的品牌价值及技术留下，把利润不高的环节尽量外包贴牌加工，这样可以缩减一些固定资产投资和人力成本。幸好，公司似乎已认识到主导产品的规模过小问题，其仅凭原主导产品已经很难再现快速增长，故公告投资20亿产值规模的DTS及SVG项目，但这个项目的收益存在不确定性。