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SVG系列动态无功发生器

二、SVG主要产品功能
(1)功率因数动态补偿,降低线损,节能降耗
        配电系统中的大量负荷,如异步电动机、感应电炉以及大容量整流设备、电力机车等,在运行中都能表现为感性,需要消耗大量的无功,增加了供电线路上的电能损失,降低了电压质量,同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率;对于电力用户而言,低功率因数会增加电费支出,增加变压器损耗,加大生产成本。
        SVG可跟随负荷无功的变化,实现无功功率的动态补偿,使线路损耗降到最低,并且充分提高了发、输、供电设备的利用率。
(2)谐波动态补偿,改善电能质量,节能降耗
        非线性负荷在在产生冲击性无功功率的同时,常常对公用电网注入大量谐波。并联电容补偿可以降低线损提高供电电压质量,但并联电容不能适用冲击性无功功率的动态补偿,而且电容器的广泛应用又使谐波放大现象更加普遍,加剧了谐波的影响并恶化了电能质量、又增加了电能损耗。SVG采用以IGBT技术为代表的有源滤波技术,响应速度快、可靠性高、动态跟踪补偿基波无功及各次谐波,SVG具备滤波性能不受系统参数变化的影响、无谐波放大危险等突出优点,是动态无功补偿和谐波治理的首选节能解决方案。
(3)输电系统稳定控制,提高线路传输容量
        在长距离输电线路中点安装SVG装置,不但可以在正常状态下补偿线路的无功功率,而且可以在系统故障情况下,提供及时快速的无功调节,阻尼系统震荡,提高输电系统稳定性,从而有效提高线路输电容量。
(4)维持负荷端电压,加强系统电压稳定性
        对于负荷中心,由于负荷容量大,而且有没有大型无功电源支撑,因此容易造成电压偏低甚至电压崩溃的稳定事故。SVG具有的快速调节无功功率的功能可以有效维持负荷侧电压,提高供电系统的电压稳定性。
(5)电压波动与闪变抑制
        非线性负荷,如电弧炉、轧钢机、电气化铁路等,负荷的快速变化引起电压波动和闪变,不能满足用户对电压质量的要求,会导致设备运行性能不良,出现过电流、过热,保护装置误动及设备烧坏等事故,并且设备性能、生产效率和产品质量都将受到影响。电压波动和闪变对安全生产及人体健康都是极为不利的。
        SVG的快速响应使其特别适合于电压波动和闪变的抑制,国际大电网(CRGRE)也将其推荐为如电弧炉等快速波动负荷引起的电压波动和闪变抑制的首选方案。
(6)不对称负荷平衡补偿
        三相电压不平衡对用户的用电设备和电网的输变电设备造成很大危害:导致中性点形成较高对地电压,使电子设备积累大量的静电而造成致命的损坏;负序电流会造成变压器损耗加大,造成变压器发热,有效输出容量减小;三相不平衡运行,将增加输配电线路的损耗。
三、SVG主要产品特点
        响应时间快。受电容器放电时间所限制,自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟;SVC的响应时间约为20~100ms;SVG装置补偿响应时间可达5ms以内,真正实现动态补偿。抑制电压闪变或跌落。SVG装置可以有效的抑制电压闪变或跌落。
        连续补偿,功率因数接近于1.0。
        不会产生谐波放大现象。可应用于谐波问题较为突出的地方,如使用变频器、感应加热电源、可控电阻炉、电解电镀整流电源的配电系统中。
        可以发出容性无功,也可产生感性无功。既可用在感性负荷场合,还可用在容性负荷的场合,可以提高补偿效果,降低线路损耗。
        输出无功不受电网电压高低的影响。而电容器投切型或SVC的无功均与电压平方成正比,电压低时,无功输出大幅下降。一般情况下,电容器型补偿装置的利用率只有60%~80%,而SVG为100%。
l    必要时可同时对谐波和无功功率进行补偿。
l    采用H桥级联多电平电路架构,直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV。采用了N+1或N+2冗余结构,当一个H桥链节损坏后,装置仍可继续满负荷运行,装置自身运行可靠性极高。
l    SVG装置接入电网,采用LCL结构,与传统的采用单个电抗器直接接入电网相比,具有以下优点:适应于任何现场电网系统阻抗,不会发生谐振,保证装置的可靠性和安全性;SVG工作时,IGBT高频开关产生的高次谐波不注入电网;补偿无功和滤除谐波的效果更好。
l    SVG的控制系统采用大规模可编程逻辑阵列(FPGA)进行集中控制,(FPGA)时钟频率根据需要最高可到200MHz,内部有84个硬件DSP数字信号处理器单元,180万逻辑门,因此擅长于进行数字信号处理。该控制系统计算能力强,响应速度快,因此可采用更高级的控制算法,进而大大提升SVG的性能。
l    采用新型的控制算法和调制方式,并结合控制系统的超强计算能力,使SVG装置滤除谐波的能力大大增强,可滤除30次以内所有谐波,滤波效率达97%以上。
l    高安全性:SVG设计上遵循高压国家强制规范,高压主回路与控制回路之间光纤连接,安全可靠;
l    完善的保护和故障报警设计:SVG设置有完备的系统保护功能和功率单元保护功能,各种保护动作后,能实现故障自动记录、事故记忆,故障记录能自动记录各种保护的动作类型、动作时间,可以帮助技术人员分析故障原因,并进行故障定位;
l    高灵活性:SVG通过PLC进行现场控制,可通过人机界面修改参数设置灵活改变控制方式,具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信;
l    安装、调试、维护方便:SVG功率单元按抽屉形式设计,功率单元与外接线采用接插件方式,无需人工接线,具有良好的互换性,方便更换.

四、外型尺寸
        1、表中的外型尺寸包含功率单元柜、控制柜二套柜体,不包含进线电抗器柜,柜体总体高度不包含底部基座槽钢(100mm)和柜顶散热风机(286~361mm)的尺寸;
        2、电抗器柜以电抗器的尺寸为准, 以上设备尺寸如有变动,恕不另行通知;

变频装置型号
电压等级
额定容量
外型尺寸
DLSVG-2000/06
6kV
2000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-4000/06
6kV
4000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-5000/06
6kV
5000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-1000/10
10kV
1000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-2000/10
10kV
2000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-4000/10
10kV
4000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-5000/10
10kV
5000Kvr
4800*2300*1300
DLSVG-8000/10
10kV
8000kvr
7800*2300*1200
DLSVG-10000/10
10kV
10000kvr
7800*2300*1200
DLSVG-15000/10
10kV
15000kvr
7800*2300*1200

 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
五、工作原理
        1、SVG动态无功发生装置的工作原理
        SVG动态无功发生装置采用与系统并联的方式,通过实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变换技术,将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中,实现滤除谐波、动态补偿无功的功能。
        如图1所示为SVG动态无功发生装置的系统原理图,SVG实际上可以称为任意波形发生器,或者可称为可控非线性元件。SVG可以对任意无功及谐波电流进行补偿。

图 1     SVG原理框图
        如图2所示,SVG的主电路主要包括控制系统、IGBT功率单元和电抗器部分。通过对功率单元的控制,可以调节功率单元的输出电压,进而调节电抗器上的电流,使SVG吸收或发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的;同时使SVG产生指定的谐波来补偿负荷中的电流谐波,实现谐波补偿的目的。

图 2    SVG主电路原理图
SVG级联多电平功率变换器
        SVG级联多电平功率变换器通过将多个功率单元的输出叠加起来得到高压。功率单元如图3所示是改进优化后的标准低压PWM(脉宽调制)逆变器。
所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令。这些指令通过光纤传输以保证高压与低压隔离。

       图 3    SVG功率单元电路原理图
SVG控制系统
        SVG控制系统由主控单元和PLC组成,主控单元由电源板、采样板、主控板和光纤板组成。
        采样板对系统电压电流信号进行检测、将信号进行量程转换和滤波,然后再通过母板送到主控板上,主控板的核心器件由DSP+FPGA组成,对信号分析做出处理,对各功率单元进行PWM波形控制、触发、封锁、旁路IGBT,使SVG提供需要的波形输出,PLC接收用户的控制指令(运行、停止、急停等),实现各种开关信号逻辑处理。控制系统还对SVG各部件的状态(如各个功率单元、电抗器、风机等)进行监控,提供故障诊断信息,实现故障的报警和保护。
        在现场应用中,控制系统可实现与现场的灵活接口,提供现场需要的控制功能,方便改变控制方式,满足用户现场的特殊要求。
SVG的三种运行模式
        2、SVG 与 SVC 性能比较
 
动态无功发生装置(SVG)
动态无功补偿器(SVC)
 
描述
动态响应速度
<1ms
20~40ms
SVG从容性无功的运行模式到感性无功的运行模式的转换可以在1ms内完成,这种极为迅速的响应速度完全可以胜任对任何冲击性负荷的补偿, 而SVC无法比拟的。
电压闪变 抑制能力
5:1
3:1
SVC受到响应速度的限制,即使增大装置的容量,其抑制电压闪变的能力也不会增加;而SVG不受响应速度的限制,增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。
谐波含量
本身就是 谐波源
SVG采用了PWM技术和级联多电平技术,因此自身产生的谐波含量很低。SVC本身是一个很大的谐波源,其产生的谐波对系统的影响大小,取决于与其匹配安装的滤波器的性能。
装置功耗
比SVC至少低2%
电抗器功耗大
在SVC装置中,电抗器的功耗大约占装置总功耗的一半。由于SVG无需大容量的电抗器作为储能元件,因此装置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的SVC至少低2个百分点。
占地面积
是SVC的1/2以下
SVC装置采用电容器、电抗器作为无功补偿器件,因此需要较大容量的电容器和电抗器,占地面积比较大;SVG装置中电抗器的作用是滤除电流中可能存在的较高次谐波,另外起到将变换器和电网这2个交流电压源连接起来的作用, 因此所需的电感值并不大,远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量。SVG的占地面积是SVC占地面积的1/3-1/2左右。
装置噪音
电抗器电磁噪声很大
SVC装置中TCR部分通过电抗器实现无功补偿,电磁噪声很大,产生噪声污染。而SVG通过逆变器实现无功补偿,运行过程中电磁噪声显著降低
3、 SVG 与TCR/MCR性能比较
        SVG的核心技术是基于可关断电力电子器件IGBT(绝缘栅型双极晶体管,可实现快速的导通/关断控制,开关频率可达到6KHz以上)的电压源型逆变技术。它可以快速、连续、平滑地调节输出无功,且可实现无功的感性与容性双相调节。
        在构成上,TCR是通过斩波控制,实现电抗器的等值阻抗调节;MCR是通过可控硅励磁装置控制铁心饱和度,从而改变等效电抗的装置,两者都属于阻抗型补偿装置;SVG是通过逆变器的控制实现无功的快速调节,不再需要大容量的交流电容/电抗器件,是属于电源型的主动式补偿装置。
        与相控电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比,SVG的具有明显性能优势:
        1) SVG能耗小,相同调节范围下,SVG的损耗只有MCR的1/4,TCR的1/2,运行费用低,更节能环保;
        2) SVG是电流源型装置,主动式跟踪补偿系统所需无功;从机理上避免了大容量电容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象;在电网薄弱的末端使用,其安全性比阻抗型装置更高;
        3) SVG的响应速度更快,整体装置的动态无功响应速度小于10ms,而TCR型SVC的响应时间约为20-40ms, MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。相比之下,SVG实现了质的飞跃,首次将动态无功补偿的响应时间缩短到一个工频周期之内;
        4) SVG中的谐波特性更好。TCR/MCR运行过程中都产生较大的谐波,尤其是TCR,最大谐波电流含量达到20%以上。而SVG自身不产生谐波,同时还能滤除系统谐波,保证运行安全性;
        5) SVG采用模块化设计和户柜式安装,工程设计和安装工作量小;
        6) TCR/MCR是阻抗型特性,输出无功容量和母线电压的平方成正比;SVG具有电流源的特性,输出容量和母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下,SVG出力大,不产效果更好;

 图 MCR和SVG补偿的电压电流特性
        7) SVG的噪音很小,更符合节能环保的设计理念。
SVG与TCR的比较分析汇总表
 
性能
特点
SVG型
补偿装置
TCR型
补偿装置
SVG型补偿装置的优势与特点
补偿
原理
电压源型逆变器
可控硅调节电抗
可动态快速连续调节无功输出,最大限度满足功率因数补偿要求,任意时刻的功率因数达到0.98~1.0。SVG的补偿原理和具体实现方式都更为先进,具备以下优势与特点。
无功补偿
能力
感性/容性双向可调
只能提供感性无功
和TCR相比,SVG只需要配一半容量的电容器,就可达到同样的容性无功补偿范围,且无需配置滤波支路。由于无需滤波,任何时候都可对SVG配套电容器组进行扩容或改造,满足可能的工况变化带来的新需求。
谐波特性
不需增加滤波支路情况下,具备滤除谐波的能力
TCR自身产生较大谐波,必须配备各次滤波支路
SVG在不需要增加滤波支路情况下,对背景谐波具备治理能力。可完全滤除50次及以下谐波,可滤除风机产生谐波,或滤除背景谐波防止其对风机的影响。
TCR自身产生谐波,必须配备滤波器组滤除自身谐波才能工作;若需要同时滤除背景谐波,还需要增加滤波器容量。
占地面积
TCR型:由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、三组滤波装置构成;SVG:控制、启动、IGBT阀体、连接变压器、一组固定电容装置构成;SVG型的占地面积小一半以上。
运行安全性
可控电流源
阻抗型,易谐振
SVG是直接电流控制,电流输出可以限幅,不会发生谐振或谐波电压放大,安全性高。TCR是阻抗型补偿,在长期运行过程中,系统运行情况改变、SVC中的电抗器、电容器参数发生变化,都易导致谐波电压放大,影响系统安全性。
闭环响应速度
10ms以内
40~60ms以内
响应速度快,具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG采用新型电力电子器件IGBT,开断时间小于10us,而TCR采用晶闸管的开断时间10ms,相差1000倍,导致SVG响应速度更快。
损耗
小,0.8%
1~1.2%
SVG运行损耗低,主要是连接变压器损耗和IGBT损耗,成套装置的运行损耗约0.8%左右,而SVC中仅相控电抗器的损耗就达0.9~1%,加上晶闸管损耗、滤波支路损耗,总损耗达到1.2%左右。
无功调节方式
直接控制输出无功电流
调节并联阻抗
输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快,使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。
噪音
较大
由于没有相控电抗器、谐波特性好,SVG的噪声比TCR要小。
可靠性、可维护性
模块化,设计与工程简单
复杂,占地面积大
SVG可靠性高,维护量小:满足IGBT功率模块N-1运行方式,即一个功率模块故障后,整个设备仍可继续运行在额定容量。TCR中采用晶闸管串联,易发生晶闸管成组损坏。
 
六、技术指标部分
 

项目
指标
说明
使用标准
Q/XDL 18-2011
 
安装地点
室内柜装式
 
拓扑结构
功率单元并联PWM电压源
 
电网电压
(+10%-20%)额定电压,频率50Hz(±5%)
 
补偿谐波范围
2~25次
 
响应时间
<5ms
 
开关频率
 6kHz(平均)
 
有功功率损耗
<5%
 
可靠性指标(平均无故障工作时间)
25000小时
       
功率单元控制信号连接方式
光纤电缆
 
噪声等级
<65dBA
(1米处)
防护等级
≥IP20
 
冷却方式
 强制风冷
 
操作方式
触摸屏
 
界面语言
全中文
 
接地要求
接地电阻<1Ω
 

七、其他

        1、 正常工作条件
        最低环境温度0℃,最高环境温度40℃,工作环境的温度变化应不大于5℃/h。如果环境温度超过允许值,应考虑配备相应的空调设备。
l    环境湿度小于90%(20℃),相对湿度的变化率每小时不超过5%,避免凝露。
l    安装高度要小于海拔1000米。若安装高度超过海拔1000米,设备须降额使用,或采用通风的措施,也可以做特殊设计。
l    在无爆炸危险的介质中,且介质中无足以腐蚀金属的破坏绝缘的气体与尘埃。

        2、 运输、储存及安装
        运输 
l    SVG动态无功发生器可以用汽车、火车、轮船等交通工具运输。产品在运输过程中必须小心轻放、严禁雨淋、暴晒,不应有剧烈振动、撞击和倒放。运输温度应在-40~+70℃范围内。
        储存
        SVG动态无功发生器不得暴晒及淋雨,应存放在空气流通、周围介质湿度在-40~+70℃范围内,空气最大相对湿度不超过90%(相当于空气温度20±5℃时)时通风、干燥、无灰尘的仓库中。
l    存放SVG动态无功发生器时应防止啮齿动物侵入,应避免霉菌侵蚀。
l    防止SVG动态无功发生器受到盐雾、危险性气体、腐蚀性液体等的侵蚀。 、
        设备安装
l    用户负责SVG动态无功发生器柜体就位和现场的所有电缆提供、敷设、试验、连接,设备厂家提供技术指导,设备厂家负责装置柜内线路的电气安装和设备调试。
l    安装场地必须有足够的承载能力,基础必须牢固。
l    考虑通风散热器及操作空间的要求,整套装置背面离墙大于1000mm,装置顶部与屋顶空间距离大于1000mm,装置正面离墙大于1500mm。
l    SVG动态无功发生器应采用机动叉车从设备底部叉车孔进行操作,如需采用吊车必须从设备底部吊装,吊装时应避免损坏仪表或漆层。
l    SVG动态无功发生器应牢固安装于基座之上,并和厂房大地可靠连接。各柜体之间应排列整齐,相互连接成一个整体。
l    安装时要防止SVG受到撞击和震动,所有柜体不得倒置,倾斜角度不得超过30°。
l    输入输出高压电缆必须经过严格的耐压试验,信号线与强电分开布线。
l    用户现场安装场地就绪,安装基础就绪,吊运设备就绪。
l    用户现场低压电缆铺设到位,控制电源和信号电缆铺设到位。
l    用户现场低压回路开关具备送电条件,设备具备并网条件。

        3、 订货须知
        为获得最佳无功补偿及滤波效果,SVG额定容量最好根据实际电网补偿情况进行选配。为此用户在订货时提供所需产品的规格型号和数量。提供电网参数,系统运行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波含量等信息。若无法提供,我公司可携带电能质量测试仪等精密仪器进行测试、分析。

  • 价    格:面议
  • 发布日期:2014年7月26日
  • 公司名称:湖北向明电气科技有限公司
  • 经营模式:生产/制造
  • 企业性质:有限责任公司
  • 所 在 地:襄阳市大庆西路39号(中房大厦B栋1104室)
欢迎来电洽谈,电话:0710-3343883,3344933

产品描述

编号: 产地:
价格:/人民币 规格:
简要说明:SVG系列动态无功发生器
详细介绍:配电系统中的大量负荷,如异步电动机、感应电炉以及大容量整流设备、电力机车等,在运行中都能表现为感性,需要消耗大量的无功
二、SVG主要产品功能
(1)功率因数动态补偿,降低线损,节能降耗
        配电系统中的大量负荷,如异步电动机、感应电炉以及大容量整流设备、电力机车等,在运行中都能表现为感性,需要消耗大量的无功,增加了供电线路上的电能损失,降低了电压质量,同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率;对于电力用户而言,低功率因数会增加电费支出,增加变压器损耗,加大生产成本。
        SVG可跟随负荷无功的变化,实现无功功率的动态补偿,使线路损耗降到最低,并且充分提高了发、输、供电设备的利用率。
(2)谐波动态补偿,改善电能质量,节能降耗
        非线性负荷在在产生冲击性无功功率的同时,常常对公用电网注入大量谐波。并联电容补偿可以降低线损提高供电电压质量,但并联电容不能适用冲击性无功功率的动态补偿,而且电容器的广泛应用又使谐波放大现象更加普遍,加剧了谐波的影响并恶化了电能质量、又增加了电能损耗。SVG采用以IGBT技术为代表的有源滤波技术,响应速度快、可靠性高、动态跟踪补偿基波无功及各次谐波,SVG具备滤波性能不受系统参数变化的影响、无谐波放大危险等突出优点,是动态无功补偿和谐波治理的首选节能解决方案。
(3)输电系统稳定控制,提高线路传输容量
        在长距离输电线路中点安装SVG装置,不但可以在正常状态下补偿线路的无功功率,而且可以在系统故障情况下,提供及时快速的无功调节,阻尼系统震荡,提高输电系统稳定性,从而有效提高线路输电容量。
(4)维持负荷端电压,加强系统电压稳定性
        对于负荷中心,由于负荷容量大,而且有没有大型无功电源支撑,因此容易造成电压偏低甚至电压崩溃的稳定事故。SVG具有的快速调节无功功率的功能可以有效维持负荷侧电压,提高供电系统的电压稳定性。
(5)电压波动与闪变抑制
        非线性负荷,如电弧炉、轧钢机、电气化铁路等,负荷的快速变化引起电压波动和闪变,不能满足用户对电压质量的要求,会导致设备运行性能不良,出现过电流、过热,保护装置误动及设备烧坏等事故,并且设备性能、生产效率和产品质量都将受到影响。电压波动和闪变对安全生产及人体健康都是极为不利的。
        SVG的快速响应使其特别适合于电压波动和闪变的抑制,国际大电网(CRGRE)也将其推荐为如电弧炉等快速波动负荷引起的电压波动和闪变抑制的首选方案。
(6)不对称负荷平衡补偿
        三相电压不平衡对用户的用电设备和电网的输变电设备造成很大危害:导致中性点形成较高对地电压,使电子设备积累大量的静电而造成致命的损坏;负序电流会造成变压器损耗加大,造成变压器发热,有效输出容量减小;三相不平衡运行,将增加输配电线路的损耗。
三、SVG主要产品特点
        响应时间快。受电容器放电时间所限制,自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟;SVC的响应时间约为20~100ms;SVG装置补偿响应时间可达5ms以内,真正实现动态补偿。抑制电压闪变或跌落。SVG装置可以有效的抑制电压闪变或跌落。
        连续补偿,功率因数接近于1.0。
        不会产生谐波放大现象。可应用于谐波问题较为突出的地方,如使用变频器、感应加热电源、可控电阻炉、电解电镀整流电源的配电系统中。
        可以发出容性无功,也可产生感性无功。既可用在感性负荷场合,还可用在容性负荷的场合,可以提高补偿效果,降低线路损耗。
        输出无功不受电网电压高低的影响。而电容器投切型或SVC的无功均与电压平方成正比,电压低时,无功输出大幅下降。一般情况下,电容器型补偿装置的利用率只有60%~80%,而SVG为100%。
l    必要时可同时对谐波和无功功率进行补偿。
l    采用H桥级联多电平电路架构,直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV。采用了N+1或N+2冗余结构,当一个H桥链节损坏后,装置仍可继续满负荷运行,装置自身运行可靠性极高。
l    SVG装置接入电网,采用LCL结构,与传统的采用单个电抗器直接接入电网相比,具有以下优点:适应于任何现场电网系统阻抗,不会发生谐振,保证装置的可靠性和安全性;SVG工作时,IGBT高频开关产生的高次谐波不注入电网;补偿无功和滤除谐波的效果更好。
l    SVG的控制系统采用大规模可编程逻辑阵列(FPGA)进行集中控制,(FPGA)时钟频率根据需要最高可到200MHz,内部有84个硬件DSP数字信号处理器单元,180万逻辑门,因此擅长于进行数字信号处理。该控制系统计算能力强,响应速度快,因此可采用更高级的控制算法,进而大大提升SVG的性能。
l    采用新型的控制算法和调制方式,并结合控制系统的超强计算能力,使SVG装置滤除谐波的能力大大增强,可滤除30次以内所有谐波,滤波效率达97%以上。
l    高安全性:SVG设计上遵循高压国家强制规范,高压主回路与控制回路之间光纤连接,安全可靠;
l    完善的保护和故障报警设计:SVG设置有完备的系统保护功能和功率单元保护功能,各种保护动作后,能实现故障自动记录、事故记忆,故障记录能自动记录各种保护的动作类型、动作时间,可以帮助技术人员分析故障原因,并进行故障定位;
l    高灵活性:SVG通过PLC进行现场控制,可通过人机界面修改参数设置灵活改变控制方式,具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信;
l    安装、调试、维护方便:SVG功率单元按抽屉形式设计,功率单元与外接线采用接插件方式,无需人工接线,具有良好的互换性,方便更换.

四、外型尺寸
        1、表中的外型尺寸包含功率单元柜、控制柜二套柜体,不包含进线电抗器柜,柜体总体高度不包含底部基座槽钢(100mm)和柜顶散热风机(286~361mm)的尺寸;
        2、电抗器柜以电抗器的尺寸为准, 以上设备尺寸如有变动,恕不另行通知;

变频装置型号
电压等级
额定容量
外型尺寸
DLSVG-2000/06
6kV
2000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-4000/06
6kV
4000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-5000/06
6kV
5000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-1000/10
10kV
1000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-2000/10
10kV
2000kvr
2400*2300*1300
DLSVG-4000/10
10kV
4000kvr
4800*2300*1300
DLSVG-5000/10
10kV
5000Kvr
4800*2300*1300
DLSVG-8000/10
10kV
8000kvr
7800*2300*1200
DLSVG-10000/10
10kV
10000kvr
7800*2300*1200
DLSVG-15000/10
10kV
15000kvr
7800*2300*1200

 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
五、工作原理
        1、SVG动态无功发生装置的工作原理
        SVG动态无功发生装置采用与系统并联的方式,通过实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变换技术,将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中,实现滤除谐波、动态补偿无功的功能。
        如图1所示为SVG动态无功发生装置的系统原理图,SVG实际上可以称为任意波形发生器,或者可称为可控非线性元件。SVG可以对任意无功及谐波电流进行补偿。

图 1     SVG原理框图
        如图2所示,SVG的主电路主要包括控制系统、IGBT功率单元和电抗器部分。通过对功率单元的控制,可以调节功率单元的输出电压,进而调节电抗器上的电流,使SVG吸收或发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的;同时使SVG产生指定的谐波来补偿负荷中的电流谐波,实现谐波补偿的目的。

图 2    SVG主电路原理图
SVG级联多电平功率变换器
        SVG级联多电平功率变换器通过将多个功率单元的输出叠加起来得到高压。功率单元如图3所示是改进优化后的标准低压PWM(脉宽调制)逆变器。
所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令。这些指令通过光纤传输以保证高压与低压隔离。

       图 3    SVG功率单元电路原理图
SVG控制系统
        SVG控制系统由主控单元和PLC组成,主控单元由电源板、采样板、主控板和光纤板组成。
        采样板对系统电压电流信号进行检测、将信号进行量程转换和滤波,然后再通过母板送到主控板上,主控板的核心器件由DSP+FPGA组成,对信号分析做出处理,对各功率单元进行PWM波形控制、触发、封锁、旁路IGBT,使SVG提供需要的波形输出,PLC接收用户的控制指令(运行、停止、急停等),实现各种开关信号逻辑处理。控制系统还对SVG各部件的状态(如各个功率单元、电抗器、风机等)进行监控,提供故障诊断信息,实现故障的报警和保护。
        在现场应用中,控制系统可实现与现场的灵活接口,提供现场需要的控制功能,方便改变控制方式,满足用户现场的特殊要求。
SVG的三种运行模式
        2、SVG 与 SVC 性能比较
 
动态无功发生装置(SVG)
动态无功补偿器(SVC)
 
描述
动态响应速度
<1ms
20~40ms
SVG从容性无功的运行模式到感性无功的运行模式的转换可以在1ms内完成,这种极为迅速的响应速度完全可以胜任对任何冲击性负荷的补偿, 而SVC无法比拟的。
电压闪变 抑制能力
5:1
3:1
SVC受到响应速度的限制,即使增大装置的容量,其抑制电压闪变的能力也不会增加;而SVG不受响应速度的限制,增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。
谐波含量
本身就是 谐波源
SVG采用了PWM技术和级联多电平技术,因此自身产生的谐波含量很低。SVC本身是一个很大的谐波源,其产生的谐波对系统的影响大小,取决于与其匹配安装的滤波器的性能。
装置功耗
比SVC至少低2%
电抗器功耗大
在SVC装置中,电抗器的功耗大约占装置总功耗的一半。由于SVG无需大容量的电抗器作为储能元件,因此装置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的SVC至少低2个百分点。
占地面积
是SVC的1/2以下
SVC装置采用电容器、电抗器作为无功补偿器件,因此需要较大容量的电容器和电抗器,占地面积比较大;SVG装置中电抗器的作用是滤除电流中可能存在的较高次谐波,另外起到将变换器和电网这2个交流电压源连接起来的作用, 因此所需的电感值并不大,远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量。SVG的占地面积是SVC占地面积的1/3-1/2左右。
装置噪音
电抗器电磁噪声很大
SVC装置中TCR部分通过电抗器实现无功补偿,电磁噪声很大,产生噪声污染。而SVG通过逆变器实现无功补偿,运行过程中电磁噪声显著降低
3、 SVG 与TCR/MCR性能比较
        SVG的核心技术是基于可关断电力电子器件IGBT(绝缘栅型双极晶体管,可实现快速的导通/关断控制,开关频率可达到6KHz以上)的电压源型逆变技术。它可以快速、连续、平滑地调节输出无功,且可实现无功的感性与容性双相调节。
        在构成上,TCR是通过斩波控制,实现电抗器的等值阻抗调节;MCR是通过可控硅励磁装置控制铁心饱和度,从而改变等效电抗的装置,两者都属于阻抗型补偿装置;SVG是通过逆变器的控制实现无功的快速调节,不再需要大容量的交流电容/电抗器件,是属于电源型的主动式补偿装置。
        与相控电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比,SVG的具有明显性能优势:
        1) SVG能耗小,相同调节范围下,SVG的损耗只有MCR的1/4,TCR的1/2,运行费用低,更节能环保;
        2) SVG是电流源型装置,主动式跟踪补偿系统所需无功;从机理上避免了大容量电容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象;在电网薄弱的末端使用,其安全性比阻抗型装置更高;
        3) SVG的响应速度更快,整体装置的动态无功响应速度小于10ms,而TCR型SVC的响应时间约为20-40ms, MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。相比之下,SVG实现了质的飞跃,首次将动态无功补偿的响应时间缩短到一个工频周期之内;
        4) SVG中的谐波特性更好。TCR/MCR运行过程中都产生较大的谐波,尤其是TCR,最大谐波电流含量达到20%以上。而SVG自身不产生谐波,同时还能滤除系统谐波,保证运行安全性;
        5) SVG采用模块化设计和户柜式安装,工程设计和安装工作量小;
        6) TCR/MCR是阻抗型特性,输出无功容量和母线电压的平方成正比;SVG具有电流源的特性,输出容量和母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下,SVG出力大,不产效果更好;

 图 MCR和SVG补偿的电压电流特性
        7) SVG的噪音很小,更符合节能环保的设计理念。
SVG与TCR的比较分析汇总表
 
性能
特点
SVG型
补偿装置
TCR型
补偿装置
SVG型补偿装置的优势与特点
补偿
原理
电压源型逆变器
可控硅调节电抗
可动态快速连续调节无功输出,最大限度满足功率因数补偿要求,任意时刻的功率因数达到0.98~1.0。SVG的补偿原理和具体实现方式都更为先进,具备以下优势与特点。
无功补偿
能力
感性/容性双向可调
只能提供感性无功
和TCR相比,SVG只需要配一半容量的电容器,就可达到同样的容性无功补偿范围,且无需配置滤波支路。由于无需滤波,任何时候都可对SVG配套电容器组进行扩容或改造,满足可能的工况变化带来的新需求。
谐波特性
不需增加滤波支路情况下,具备滤除谐波的能力
TCR自身产生较大谐波,必须配备各次滤波支路
SVG在不需要增加滤波支路情况下,对背景谐波具备治理能力。可完全滤除50次及以下谐波,可滤除风机产生谐波,或滤除背景谐波防止其对风机的影响。
TCR自身产生谐波,必须配备滤波器组滤除自身谐波才能工作;若需要同时滤除背景谐波,还需要增加滤波器容量。
占地面积
TCR型:由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、三组滤波装置构成;SVG:控制、启动、IGBT阀体、连接变压器、一组固定电容装置构成;SVG型的占地面积小一半以上。
运行安全性
可控电流源
阻抗型,易谐振
SVG是直接电流控制,电流输出可以限幅,不会发生谐振或谐波电压放大,安全性高。TCR是阻抗型补偿,在长期运行过程中,系统运行情况改变、SVC中的电抗器、电容器参数发生变化,都易导致谐波电压放大,影响系统安全性。
闭环响应速度
10ms以内
40~60ms以内
响应速度快,具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG采用新型电力电子器件IGBT,开断时间小于10us,而TCR采用晶闸管的开断时间10ms,相差1000倍,导致SVG响应速度更快。
损耗
小,0.8%
1~1.2%
SVG运行损耗低,主要是连接变压器损耗和IGBT损耗,成套装置的运行损耗约0.8%左右,而SVC中仅相控电抗器的损耗就达0.9~1%,加上晶闸管损耗、滤波支路损耗,总损耗达到1.2%左右。
无功调节方式
直接控制输出无功电流
调节并联阻抗
输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快,使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。
噪音
较大
由于没有相控电抗器、谐波特性好,SVG的噪声比TCR要小。
可靠性、可维护性
模块化,设计与工程简单
复杂,占地面积大
SVG可靠性高,维护量小:满足IGBT功率模块N-1运行方式,即一个功率模块故障后,整个设备仍可继续运行在额定容量。TCR中采用晶闸管串联,易发生晶闸管成组损坏。
 
六、技术指标部分
 

项目
指标
说明
使用标准
Q/XDL 18-2011
 
安装地点
室内柜装式
 
拓扑结构
功率单元并联PWM电压源
 
电网电压
(+10%-20%)额定电压,频率50Hz(±5%)
 
补偿谐波范围
2~25次
 
响应时间
<5ms
 
开关频率
 6kHz(平均)
 
有功功率损耗
<5%
 
可靠性指标(平均无故障工作时间)
25000小时
       
功率单元控制信号连接方式
光纤电缆
 
噪声等级
<65dBA
(1米处)
防护等级
≥IP20
 
冷却方式
 强制风冷
 
操作方式
触摸屏
 
界面语言
全中文
 
接地要求
接地电阻<1Ω
 

七、其他

        1、 正常工作条件
        最低环境温度0℃,最高环境温度40℃,工作环境的温度变化应不大于5℃/h。如果环境温度超过允许值,应考虑配备相应的空调设备。
l    环境湿度小于90%(20℃),相对湿度的变化率每小时不超过5%,避免凝露。
l    安装高度要小于海拔1000米。若安装高度超过海拔1000米,设备须降额使用,或采用通风的措施,也可以做特殊设计。
l    在无爆炸危险的介质中,且介质中无足以腐蚀金属的破坏绝缘的气体与尘埃。

        2、 运输、储存及安装
        运输 
l    SVG动态无功发生器可以用汽车、火车、轮船等交通工具运输。产品在运输过程中必须小心轻放、严禁雨淋、暴晒,不应有剧烈振动、撞击和倒放。运输温度应在-40~+70℃范围内。
        储存
        SVG动态无功发生器不得暴晒及淋雨,应存放在空气流通、周围介质湿度在-40~+70℃范围内,空气最大相对湿度不超过90%(相当于空气温度20±5℃时)时通风、干燥、无灰尘的仓库中。
l    存放SVG动态无功发生器时应防止啮齿动物侵入,应避免霉菌侵蚀。
l    防止SVG动态无功发生器受到盐雾、危险性气体、腐蚀性液体等的侵蚀。 、
        设备安装
l    用户负责SVG动态无功发生器柜体就位和现场的所有电缆提供、敷设、试验、连接,设备厂家提供技术指导,设备厂家负责装置柜内线路的电气安装和设备调试。
l    安装场地必须有足够的承载能力,基础必须牢固。
l    考虑通风散热器及操作空间的要求,整套装置背面离墙大于1000mm,装置顶部与屋顶空间距离大于1000mm,装置正面离墙大于1500mm。
l    SVG动态无功发生器应采用机动叉车从设备底部叉车孔进行操作,如需采用吊车必须从设备底部吊装,吊装时应避免损坏仪表或漆层。
l    SVG动态无功发生器应牢固安装于基座之上,并和厂房大地可靠连接。各柜体之间应排列整齐,相互连接成一个整体。
l    安装时要防止SVG受到撞击和震动,所有柜体不得倒置,倾斜角度不得超过30°。
l    输入输出高压电缆必须经过严格的耐压试验,信号线与强电分开布线。
l    用户现场安装场地就绪,安装基础就绪,吊运设备就绪。
l    用户现场低压电缆铺设到位,控制电源和信号电缆铺设到位。
l    用户现场低压回路开关具备送电条件,设备具备并网条件。

        3、 订货须知
        为获得最佳无功补偿及滤波效果,SVG额定容量最好根据实际电网补偿情况进行选配。为此用户在订货时提供所需产品的规格型号和数量。提供电网参数,系统运行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波含量等信息。若无法提供,我公司可携带电能质量测试仪等精密仪器进行测试、分析。

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