AHZJSVG高壓大功率靜止無(wú)功發(fā)生器
一、概述
SVG 是當(dāng)今無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的代表。SVG 并聯(lián)于電網(wǎng)中,相當(dāng)于一個(gè)可變的無(wú)功電流源,其無(wú)功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無(wú)功電流的變化而變化,自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)所需無(wú)功功率。由于SVG的響應(yīng)速度極快,所以又稱(chēng)為靜止同步補(bǔ)償器(Static SynchronousCompensator, 簡(jiǎn)稱(chēng)STATCOM)。
SVG的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件(如IGBT)組成自換相橋式電路,經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側(cè)電流,就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功電流,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/span>
靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)作為一代的無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)品,在補(bǔ)償效果、功率密度和運(yùn)行效率等技術(shù)指標(biāo)上具有傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)勢(shì),是目前解決配電網(wǎng)尤其是快速變化的電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的技術(shù)手段。
二、型號(hào)定義
三、基本參數(shù)
額定電壓: 6KV、10KV、35KV
額定頻率:50Hz
補(bǔ)償容量:50kvar~10000kvar
電容器接線(xiàn)方式:星形
安裝方式:戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外均可
海拔高度:≤2000m
相對(duì)濕度:95% (25℃時(shí))
環(huán)境溫度:-28℃ ~ +55℃
污穢等級(jí):Ⅲ 級(jí)
抗震強(qiáng)度:水平加速度 0.2
四、工作原理
1、結(jié)構(gòu)形式
功率單元串聯(lián)鏈?zhǔn)蕉嘀鼗疭VG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2、裝置工作原理
裝置工作原理圖
主回路
AHZJSVG主回路包括進(jìn)線(xiàn)柜、啟動(dòng)柜和功率柜。進(jìn)線(xiàn)柜內(nèi)裝有隔離開(kāi)關(guān)K1、真空接觸器(斷路器)J1、J2,啟動(dòng)柜內(nèi)裝有預(yù)充電限流電阻R和連接電抗器L,功率柜內(nèi)裝有換流鏈(Link),換流鏈(Link)通過(guò)相同的功率單元體(Cell)級(jí)聯(lián)而成,功率單元體(Cell)內(nèi)又包含直流支撐電容Cd和IGBT構(gòu)成的換流電路。
控制系統(tǒng)
AHZJSVG控制系統(tǒng)包括主控制器、功率單元驅(qū)動(dòng)板、輔助控制電路、人機(jī)界面及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)中采用的核心元器件,如數(shù)字處理器DSP、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊等均為國(guó)外,可靠性已在長(zhǎng)期應(yīng)用中得到了的檢驗(yàn)。
1)預(yù)充電限流電阻R
預(yù)充電限流電阻R能有效限制裝置啟動(dòng)前的預(yù)充電電流,保護(hù)IGBT和直流支撐電容不會(huì)損壞。該電阻具有極大的熱容量,可在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)承受沖擊電流。
2)連接電抗器L
換流鏈(Link)通過(guò)連接電抗器L接入電網(wǎng),該電抗器將換流鏈(Link)的輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流注入電網(wǎng),同時(shí)平滑換流鏈(Link)產(chǎn)生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質(zhì)材料和低磁密設(shè)計(jì),具有高線(xiàn)性度、低損耗和抗諧波的特點(diǎn)。
3)換流鏈(Link)
功率單元體(Cell)串聯(lián)而成的換流鏈(Link)是ZG-dSVG的核心部件,單臺(tái)功率單元體(Cell)將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓,功率單元體級(jí)聯(lián)后疊加形成輸出的高電壓。
根據(jù)裝置接入點(diǎn)電網(wǎng)的電壓等級(jí),ZG-dSVG每相換流鏈(Link)級(jí)聯(lián)的功率單元體(Cell)數(shù)量不同,如 10kV 系統(tǒng)每相換流鏈(Link)通常由 10~12 個(gè)功率單元體(Cell)級(jí)聯(lián)而成。
4)主控制器
主控制器由各個(gè)功能板卡組成,完成交流信號(hào)采集、開(kāi)關(guān)量控制、PWM 脈沖分配、狀態(tài)檢測(cè)和系統(tǒng)保護(hù)等工作。
5)功率單元驅(qū)動(dòng)板
功率單元驅(qū)動(dòng)板安裝在功率單元內(nèi),通過(guò)光纖與主控制器相連,將控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào),同時(shí)反饋功率單元的狀態(tài)。
6)人機(jī)界面
AHZJSVG 采用液晶觸摸屏,具有完備的數(shù)據(jù)顯示、信息存儲(chǔ)和歷史查詢(xún)功能。友好的界面設(shè)計(jì)保證運(yùn)行人員可以安全、便捷的操作設(shè)備。
五、SVG的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
SVG 是目前的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù),基于電壓源型變流器的補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件,而是通過(guò)大功率電力電子器件的高頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)功能量的變換。從技術(shù)上講,SVG較傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置有如下優(yōu)勢(shì):
1、響應(yīng)速度更快
SVG響應(yīng)時(shí)間:≤5ms。
傳統(tǒng)靜補(bǔ)裝置響應(yīng)時(shí)間:≥10ms。
SVG可在極短的時(shí)間之內(nèi)完成從額定容性無(wú)功功率到額定感性無(wú)功功率的相互轉(zhuǎn)換,這種的響應(yīng)速度可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。
2、電壓閃變抑制能力更強(qiáng)
SVC對(duì)電壓閃變的抑制可達(dá)2:1,SVG對(duì)電壓閃變的抑制可以達(dá)到5:1,甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制,其抑制電壓閃變的能力不會(huì)隨補(bǔ)償容量的增加而增加。而SVG力不會(huì)隨補(bǔ)償容量的增加而增加。而SVG大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。
3、運(yùn)行范圍更寬
SVG能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作,所以比SVC的運(yùn)行范圍寬很多。更重要的是,在系統(tǒng)電壓變低時(shí),SVG還能夠輸出與額定工況相近的無(wú)功電流。
4、補(bǔ)償功能多樣化
SVG不僅具有快速補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率的目的,還能夠根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要,對(duì)負(fù)荷諧波電流、負(fù)序電流等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行綜合補(bǔ)償。
5、諧波含量極低
SVG 采用了 PWM 技術(shù)、三電平技術(shù)和多重化技術(shù),不僅自身產(chǎn)生的諧波含量極低,還能夠?qū)ω?fù)載的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)有源濾波的功能,真正做到多功能化。
六、應(yīng)用領(lǐng)域
1、電力配電網(wǎng)(35 kV /10kV)
現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn):
1)、多臺(tái)主變并列,運(yùn)行方式會(huì)發(fā)生變化。
2)、發(fā)生故障后電壓恢復(fù)速度較慢。
3)、必須與變電站VQC或區(qū)域AVC協(xié)同工作。
AHZJSVG解決方案:
配備上層控制系統(tǒng),將交流采樣、母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)、開(kāi)關(guān)柜斷路器狀態(tài)檢測(cè)以及數(shù)據(jù)
通信等放在上層控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行處理。上層控制器根據(jù)本地控制策略或遠(yuǎn)方調(diào)度命令實(shí)時(shí)計(jì)
算SVG的輸出容量,通過(guò)光纖將指令下發(fā),SVG本體僅需要完成上層控制器的指令,同時(shí)反
饋裝置狀態(tài)即可。
2、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)
現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn):
1)、地處偏遠(yuǎn),電網(wǎng)偏弱。
2)、電壓質(zhì)量直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)。
3)、低電壓穿越能力亟待提高。
AHZJSVG解決方案:
1)、提供大容量和超大容量 AHZJSVG,以高壓母線(xiàn)電壓作為控制目標(biāo),有效抑制電壓波動(dòng)。
2)、AHZJSVG具有優(yōu)異的低電壓運(yùn)行特性,對(duì)改善風(fēng)電場(chǎng)低電壓運(yùn)行能力有顯著作用。
3、電力牽引供電系統(tǒng)
現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn):
1)、負(fù)序分量比重較大。
2)、供電電網(wǎng)為單相27.5kV系統(tǒng)。
3)、交、直流混合系統(tǒng),諧波含量大。
AHZJSVG的解決方案:
1)、提供單相27.5kV 的AHZJSVG。
2)、AHZJSVG具備綜合補(bǔ)償能力,在補(bǔ)償無(wú)功的同時(shí)平衡補(bǔ)償和有源濾波功能。
4、沖擊性大型工業(yè)負(fù)荷
現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn):
1)、負(fù)荷快速變化,對(duì)電網(wǎng)造成強(qiáng)烈沖擊。
2)、無(wú)功波動(dòng)造成的損耗很大。
3)、功率因數(shù)難以達(dá)標(biāo)。
AHZJSVG的解決方案
1)、AHZJSVG具有4ms以?xún)?nèi)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,可以滿(mǎn)足對(duì)任意負(fù)載進(jìn)行治理的速度要求。
2)、以母線(xiàn)功率因數(shù)作為控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)任意時(shí)刻高功率因數(shù)運(yùn)行。