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在唐山地区投运的SVC装置属于华北地区输电系统第一套静止无功补偿装置。该项目由华北电网有限公司生产技术部提出，项目的前期论证和讨论工作在华北电网有限公司生产技术部的组织下，由唐山供电公司、华北电力大学和北京兴鸿信科技有限公司共同参与完成。
唐山地区近年来经济发展迅速，售电量大幅增长。由于该地区电力负荷中钢厂和水泥加工企业所占比重较大，对电网的冲击和谐波污染呈不断上升趋势。因此，治理冲击性负荷造成的电能质量问题已经成为唐山地区电网亟待解决的重要课题之一。
唐山侉子庄变电站地处唐山丰南区城乡交界处，该地区以小型轧钢厂、炼钢厂居多，该站负荷也以此工业负荷为主，选择该站作为此次试点工程的实施地点具有一定的代表性。该变电站的电压等级为110kV/10kV，有两台主变压器，其型号均为SFZ7-40000/110，容量均为40MVA。110kV侧的接线方式为双母线带旁母接线，共有6条线路：2条进线,4条出线。10
kV侧的4母线有8条出线，主要是民用负荷。10
kV侧的5母线有8条出线，为冲击性负荷，是主要的谐波源。
10kV侧为单母线分段运行，每段母线上各安装2组无功补偿电容器。参数如下表所示：
表1：
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侉子庄变电站10kV母线无功补偿配置 |
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母线 |
4号母线无功补偿配置 |
5号母线无功补偿配置 |
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编号 |
581 |
582 |
591 |
592 |
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电容器额定电压（kV) |
11/√3 |
12/√3 |
11/√3 |
12/√3 |
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单组总补偿容量(kvar) |
6 000 |
8 100 |
6 000 |
8 100 |
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总补偿容量(kvar) |
14 100 |
14 100 |
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串联电抗器 |
6% |
12% |
6% |
12% |
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备注 |
计划将581电容器更换，由591电容器代替581 |
根据10
kV侧5母线的电能质量问题，在10
kV的5母线设计安装一套FC+TCR型动态无功补偿及谐波滤波装置（SVC），其FC分为4组，兼做滤波器使用。由此可以快速、连续地对冲击性负载进行动态无功功率补偿和谐波滤波。接线示意图如下图所示：
FC+TCR型SVC具体容量配置如表2所示。
表2：
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侉子庄变电站10 kV 5号母线FC+TCR型SVC容量配置表 |
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FC |
TCR |
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3次滤波器 |
5次滤波器 |
7次滤波器 |
原有电容器 |
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容量 |
4.2Mvar |
6.9Mvar |
4.2Mvar |
8.1Mvar |
11Mvar |
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合计(Mvar) |
23.4 |
11 |
该套SVC装置主要由四部分组成，分别是：TCR相控电抗器部分，滤波电容器组部分，晶闸管阀串部分和控制与保护系统部分。下面简要介绍一下各部分参数：
1）
TCR相控电抗器
图2
唐山侉子庄变电站TCR主电抗器
电抗器主要参数如下表所示：
表3：
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项 目 |
参 数 |
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单相额定容量（kVA） |
2×1286 |
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额定电压（kV） |
10 |
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额定电流 (A) |
350 |
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额定电感（mH） |
2×33.5 |
2)滤波电容器组
FC滤波器主要参数如下表所示：
表4：
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滤波器参数 |
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滤波次数（谐振点） |
2.9 |
4.86 |
6.83 |
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三相总补偿容量(kvar) |
4200 |
6900 |
4200 |
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额定电容电压(kV) |
8.083 |
7.506 |
7.506 |
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单相电容值(F) |
68.209 |
129.961 |
79.107 |
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单相电感值(mH) |
17.663 |
3.301 |
2.746 |
3)晶闸管阀串
主要参数如下表所示：
表5：
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项 目 |
参 数 |
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额定电流（A） |
720 |
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额定电压（V） |
5600 |
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连接方式 |
8级/相，每级由一对晶闸管正反逆并联组成 |
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元件数量 |
48支 |
1）
控制、保护系统
控制系统以实现连续实时控制晶闸管的触发角、调节电抗器输出感性无功功率、TCR系统的保护，以及与保护柜、触摸屏的Profibus通讯为主要功能，采用德国SIEMENS公司的SIMADYN-D控制系统，以SIMADYN-D控制系统为平台，开发了具有独立知识产权的控制软件，是FC+TCR静止动态无功补偿装置中用于连续实时控制TCR相控电抗器的触发相位角、调节并联电抗器输出感性无功功率的设备，它是SVC装置的核心控制器。
保护系统以PLC作为核心控制器，主要实现整个静止无功补偿系统的继电保护功能与开关柜保护装置的RS485通讯功能，以及与控制器的Profibus通讯功能。继电保护系统分为TCR系统保护和FC系统保护两部分：
①
TCR系统的保护由SIMADYN-D数控系统来完成，主要包括阀串状态的监测、过电流保护、过电压保护、欠电压保护、三相不平衡保护、电流速断保护等。
②
FC系统的继电保护由保护柜来完成，保护柜内主要设备为PLC控制器，该保护系统以PLC为中心控制器，其特点为速度快、安全可靠，减少了机械式继电保护装置的维护量。FC系统的保护有过电流、过电压、欠电压、电容器三相不平衡保护和接地保护。
保护动作信息通过RS485通信总线与开关柜上保护装置进行通信，通信协议遵循103规约，同时PLC与控制器之间通过Profibus现场总线时时进行数据交换。
该项目作为华北地区输电系统第一套静止无功补偿装置，最大程度上吸收了国内外相关领域的先进技术和成果，力求使该成果的各项技术指标达到最优设计，其主要包含以下几项关键技术：
1）瞬时无功理论的实用化；
利用瞬时无功理论进行无功计算，用于SVC的控制策略。
2)
优化的控制策略设计；
以稳定10
kV母线无功为主要目的，并对电压波动进行修正，采用闭环控制，可以实现快速响应和精确调节，使SVC达到最优的补偿效果。
3)
串联元件均压回路的参数设计；
相控晶闸管阀采用击穿二极管（BOD）过压保护为基础的晶闸管串联静/动态均压和保护技术。
4)
滤波器的设计与优化；
根据现场母线各次谐波电流的含量，避免安装后产生谐振的原则对滤波器进行设计与优化。
5)
控制器的电磁兼容设计；
控制器采用德国SIEMENS公司的SIMADYN-D控制系统，以SIMADYN-D控制系统为平台，开发了具有独立知识产权的控制软件。
6)
与电力系统保护配合技术；
SVC装置的保护动作通过103规约与现场的保护装置进行通讯、配合。
7)
大功率半导体器件的冷却技术；
采用强迫风冷结构。
评审专家组在评审当天到现场进行了实地抽测，通过抽测，专家组认为该套装置各项技术性能指标满足国标设计要求和《国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定》的要求，且部分指标优于国标要求。因此该套SVC装置投入后，变电站的10kV
5号母线电能质量得到了很大的改善，测试结果如下所示：
1、平均功率因数0.97-0.99(投入前为0.87-0.895)；
2、10kV电压偏差低于+3％，满足国标0-+7%要求；
3、谐波电压总畸变率低于1.5％，满足国标4%要求；
4、各次谐波电流含量低于1％，满足国标限值的要求；
5、无功功率平稳；
6、动态响应时间小于40ms；
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