SVGとSVCの無効電力補償装置の比較分析

1. 異なる動作原理

1.1 SVCは動的な無効電力源と見なすことができます。系統連系要件に応じて、系統に容量性無効電力を供給したり、過剰な誘導性無効電力を吸収したりできます。コンデンサバンクは、通常フィルタバンクとして系統に接続され、無効電力を供給できます。系統が多くの無効電力を必要としない場合、この過剰な容量性無効電力は並列リアクトルによって吸収されます。リアクトル電流はサイリスタバルブ群によって制御されます。サイリスタのトリガ位相角を調整することで、リアクトルを流れる電流の実効値を変更でき、これによりSVCの系統接続点における無効電力がその点の電圧を指定範囲内で安定させ、系統への無効電力補償機能を実現します。

1.2 SVGは、その中核として大電力電圧源インバータを使用します。インバータの出力電圧の振幅と位相を調整するか、交流側電流の振幅と位相を直接制御することにより、必要な無効電力を迅速に吸収または生成し、無効電力の高速動的調整という目的を達成します。

2. 高速応答性：

一般的なSVCの応答速度は20～40msです。一方、SVGの応答速度は5ms以下です。これにより、電圧変動やフリッカをより効果的に抑制できます。同じ補償容量の場合、SVGは電圧変動やフリッカに対して最良の補償効果を発揮します。

3. 優れた低電圧特性：

SVGは電流源の特性を持ち、その出力容量は母線電圧の影響をほとんど受けません。この利点により、SVGは電圧制御に非常に効果的です。系統電圧が低いほど、動的な無効電力調整の必要性が高まります。SVGの優れた低電圧特性は、その出力無効電流が系統電圧に依存しないことを意味し、制御可能な定電流源と見なすことができます。系統電圧が低下した場合でも、定格の無効電流を出力でき、強力な過負荷容量を備えています。

対照的に、SVCはインピーダンス型の特性を持ち、その出力容量は母線電圧の影響を大きく受けます。系統電圧が低いほど、無効電流の出力容量は比例して低下し、過負荷容量が不足します。したがって、SVGの無効電力補償能力は系統電圧に依存しませんが、SVCの無効電力補償能力は系統電圧の低下に伴って直線的に減少します。

4. 運用安全性の向上：

SVC（自己制御リアクトル）は、サイリスタ制御のリアクトルと複数のコンデンサに依存して無効電力を補償するため、共振増幅が発生しやすく、安全事故につながる可能性があります。系統電圧の大きな変動は補償効果に大きな影響を与え、動作損失が高くなります。一方、SVG（静的無効電力発生装置）のコンデンサはフィルタバンクを必要とせず、共振増幅は発生しません。IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を使用した能動補償装置として、SVGは共振を回避し、運用安全性を大幅に向上させます。

5. 高調波特性：

SVCはサイリスタを使用してリアクトルの等価基本波インピーダンスを制御するため、系統高調波の影響を非常に受けやすく、自身でも高調波を発生します。これらの固有高調波を除去するにはフィルタバンクが必要です。SVGは3レベル単相ブリッジ技術を採用し、1相あたり5レベルの電圧波形を出力します。キャリア位相シフトパルス変調を使用することで、系統高調波の影響を受けにくく、かつ抑制することができます。

SVCと比較して、SVGは多重化、マルチレベル、またはパルス幅変調技術を通じて、補償電流中の高調波含有率を大幅に低減します。

6. 省スペース

同じ補償容量の場合、SVGの設置面積はSVCと比較して1/2から2/3削減されます。SVGはSVCよりも使用するリアクトルとコンデンサが少ないため、装置全体のサイズと設置面積が大幅に削減されます。SVCのリアクトルはそれ自体が比較的大きいだけでなく、それらの間の設置間隔を考慮すると、全体の設置面積も大きくなります。

まとめると、SVG無効電力補償装置は、応答速度が速く、高調波含有率が低く、無効電力調整能力が強いなどの利点があり、電力網の電力品質を大幅に向上させることができ、無効電力補償技術の発展方向となっています。