信元瑞變電站方案.doc

上海信元瑞電器有限公司 智能變電站工程靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVG) 技術(shù)方案上海信元瑞電氣有限公司2013年04月目錄第1章 企業(yè)簡(jiǎn)介與SVG概述11.1 信元瑞公司簡(jiǎn)介11.2 SVG產(chǎn)品概述21.3 SVG產(chǎn)品發(fā)展4第2章 公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其SVG產(chǎn)品特點(diǎn)52.1 公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)52.2 SVG產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)6第3章 SVG總體說(shuō)明73.1 控制原理說(shuō)明及框圖73.2 SVG系統(tǒng)的組成及控制原理103.3 SVG補(bǔ)償無(wú)功和治理電壓波動(dòng)123.4 SVG技術(shù)優(yōu)勢(shì)13第4章 SVG系統(tǒng)設(shè)計(jì)原始資料15第5章 方案設(shè)計(jì)175.1 補(bǔ)償方案確定175.2 SVG設(shè)計(jì)方案175.3 設(shè)備投運(yùn)后達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和性能考核18第7章 關(guān)鍵設(shè)備及其技術(shù)特點(diǎn)197.1 牽引級(jí)IGBT模塊197.2 DC - LINK 直流鏈電容197.3 功率單元207.4 全數(shù)字控制系統(tǒng)20第1章 企業(yè)簡(jiǎn)介與SVG概述1.1 信元瑞公司簡(jiǎn)介上海交通大學(xué)第六工作室組建于上世紀(jì)末。一直以來(lái)，憑借十幾位來(lái)自電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制領(lǐng)域的科研人員，廣泛服務(wù)于國(guó)內(nèi)電能質(zhì)量治理、新能源領(lǐng)域的生產(chǎn)廠商，為其提供核心技術(shù)研發(fā)、主控系統(tǒng)以及核心部件。 在全球氣候變化和能源消耗不斷攀升的背景下，節(jié)能減排、改善能源利用效率和提高電能質(zhì)量已迫在眉睫。為此，以上海交大第六工作室技術(shù)為背景的“上海信元瑞電氣有限公司”于2010年應(yīng)運(yùn)而生。依托技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)（博士4人，研究生10人，本科學(xué)歷5人），信元瑞電氣已成為全行業(yè)為數(shù)不多的最具有持續(xù)創(chuàng)新能力的企業(yè)之一。 目前，“信元瑞”依靠前瞻性決策、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)和專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃炷芰?，吸引了?guó)內(nèi)多家知名的APF、SVG、輸變電設(shè)備生產(chǎn)商，為其提供技術(shù)領(lǐng)先的核心部件與集成方案。不僅如此，我們整合國(guó)際上最新技術(shù)，能根據(jù)用戶的特殊要求或不同的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出符合用戶要求的產(chǎn)品。為軍事設(shè)施、電力系統(tǒng)、新能源利用、通訊設(shè)備、軌道交通、機(jī)場(chǎng)、金融、證券、醫(yī)療和智能建筑領(lǐng)域，提供最可靠的電力安全保障與最佳的能效解決方案。信元瑞電氣將繼續(xù)秉承上海交大第六工作室扎根于技術(shù)創(chuàng)新和引領(lǐng)科技的理念，完成由幕后技術(shù)開發(fā)到直接面對(duì)終端用戶的角色轉(zhuǎn)換,并致力于智能高科技產(chǎn)品的普及化，為能源利用和電力質(zhì)量改善事業(yè)做出更大的努力。1.2 SVG產(chǎn)品概述SVG全稱為Static Var Generator,即靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器，它是在電力電子技術(shù)與SVC研究的基礎(chǔ)上研制的，是一種更先進(jìn)、更可靠、更靈活的無(wú)功補(bǔ)償裝置。SVG并聯(lián)與電網(wǎng)中，相當(dāng)于一個(gè)可變的無(wú)功電源。由于SVG響應(yīng)速度極快，所以又稱為靜止同步補(bǔ)償器。SVG的基本愿理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件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)恼{(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?。SVG既可以發(fā)容性無(wú)功，又可以發(fā)感性無(wú)功，其無(wú)功可連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行范圍寬，在采取多重化、多電平或脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)等措施后可大大減少補(bǔ)償電流中諧波的含量。SVG采用柜體式結(jié)構(gòu)，配電裝置室內(nèi)主要噪聲源為SVG通風(fēng)散熱風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲、SVG串聯(lián)電抗器運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。在變站工程中，為了有效控制動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置室向外傳播的噪音，采取了一系列措施。對(duì)與設(shè)備的處理，在功率柜風(fēng)機(jī)與柜體柜固體處設(shè)置減振墊 ，并在安裝風(fēng)機(jī)的柜體側(cè)板及底板上設(shè)置加強(qiáng)筋，在串電抗基礎(chǔ)也設(shè)置減振墊 ，從設(shè)備源頭實(shí)施降噪音減振措施；消減室內(nèi)混響聲。采用了上述措施后，在變電站投運(yùn)后動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置室外實(shí)測(cè)音值不大于55dB(A),具有顯然的效果。1.3 SVG產(chǎn)品發(fā)展作為SVC的下一代產(chǎn)品，SVG在響應(yīng)速度、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、降低系統(tǒng)損耗、增加傳輸能力、提高瞬變電壓極限、降低諧波和減小占地面積等多方面具有更加優(yōu)越的性能。依托公司雄厚的技術(shù)力量，信元瑞公司從2005年底就著手研發(fā)高壓大容量的SVG。2006年，由信元瑞公司自行研制的以美國(guó)TI公司DSP為核心控制器的SVG試驗(yàn)平臺(tái)順利完成。2007年，信元瑞公司研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)應(yīng)用于牽引變流站的SVG投入運(yùn)行。已經(jīng)在電網(wǎng)、軌道交通、冶金、煤礦、風(fēng)電、石化等行業(yè)廣泛應(yīng)用，其技術(shù)先進(jìn)性和運(yùn)行可靠性均得到了用戶的高度認(rèn)可。信元瑞公司目前已擁有SVG產(chǎn)品相關(guān)的21 項(xiàng)核心專利與9 項(xiàng)軟件著作權(quán)。信元瑞公司集各方之所長(zhǎng)，技術(shù)力量雄厚，具有全方位研究、設(shè)計(jì)、制造及檢測(cè)能力，并與國(guó)內(nèi)外著名研究機(jī)構(gòu)及電氣公司有著緊密地學(xué)術(shù)聯(lián)系和技術(shù)合作，本公司的眾多優(yōu)秀技術(shù)人員愿與廣大用戶的專家們一道努力，以先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，致力于中國(guó)的電網(wǎng)穩(wěn)定和純凈工程，為各工礦企業(yè)及電力部門的節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。第2章 公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其SVG產(chǎn)品特點(diǎn)2.1 公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)u 信元瑞公司在動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域內(nèi)具備了豐富的設(shè)計(jì)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可最大限度地確保系統(tǒng)和裝置的安全、可靠。u 開創(chuàng)了SVG進(jìn)行區(qū)域電網(wǎng)負(fù)序電流、諧波電流治理的先河，為我國(guó)同類工程的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。u 建立具備國(guó)際先進(jìn)水平的試驗(yàn)中心，確保SVG設(shè)備的可靠性，并縮短了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。u 信元瑞公司是國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)為加快中國(guó)在動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化和國(guó)際化進(jìn)程，替代進(jìn)口，立專項(xiàng)資金建設(shè)的國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程。u SVG已做到了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有完善的備品備件庫(kù)，可及時(shí)方便、快捷、優(yōu)質(zhì)地為用戶提供專業(yè)的售后服務(wù)，并可使用戶做到備件零庫(kù)存，降低用戶運(yùn)行成本；u 信元瑞公司是國(guó)內(nèi)制造周期、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間最短的動(dòng)補(bǔ)裝置生產(chǎn)企業(yè)。u 信元瑞公司是規(guī)范化的股份制企業(yè)，管理完善，資產(chǎn)優(yōu)良，有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，可確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。2.2 SVG產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)u 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)選用成熟、可靠、先進(jìn)、實(shí)用的，基于DSP全數(shù)字控制系統(tǒng)的SVG新型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。主要元器件選用國(guó)外著名公司的進(jìn)口產(chǎn)品，IGBT采用原裝進(jìn)口優(yōu)質(zhì)元件，因其導(dǎo)通一致性好、壓降小、熱阻小，最適合高壓SVG裝置的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；阻容吸收采用德國(guó)EPCOS公司產(chǎn)品、光纖采用美國(guó)AVAGO公司產(chǎn)品；u 信元瑞公司具有強(qiáng)大的研發(fā)及生產(chǎn)制造實(shí)力，具備各電壓等級(jí)（6kV、10kV及特殊電壓等級(jí)）、各種型式（并聯(lián)多重化、鏈?zhǔn)健⑷娖?、半橋?jí)聯(lián)）的SVG生產(chǎn)和制造能力。u 在國(guó)內(nèi)同行業(yè)率先采用全球遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可為用戶隨時(shí)提供在線診斷、提示服務(wù)，提高了設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行率；產(chǎn)品生產(chǎn)貫徹ISO9001質(zhì)保體系，所有元器件均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選，所有電路板通過(guò)100%在線檢測(cè)；所有電路板在通過(guò)工作電流的條件下做48小時(shí)高低溫循環(huán)老化試驗(yàn)（1055），電路板焊接采用無(wú)鉛熱風(fēng)回流焊機(jī)和無(wú)鉛雙波峰焊機(jī)；u 信元瑞公司采用國(guó)際先進(jìn)的系統(tǒng)仿真軟件，對(duì)諧波潮流、諧波阻抗、系統(tǒng)設(shè)置、操作過(guò)電壓等進(jìn)行仿真計(jì)算，保證系統(tǒng)不同運(yùn)行工況條件下，所設(shè)計(jì)的濾波器不與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振和諧波放大；u 控制柜采用德國(guó)威圖原裝進(jìn)口柜體，抗干擾能力強(qiáng)，控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間快，可靠性高；u 控制系統(tǒng)采用基于DSP的全數(shù)字控制系統(tǒng)；u 監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化工作站，人機(jī)界面友好，方便用戶使用和維護(hù)。第3章 SVG總體說(shuō)明3.1 控制原理說(shuō)明及框圖3.1.1 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般電力系統(tǒng)用戶負(fù)荷吸收有功功率和無(wú)功功率。圖3-1 簡(jiǎn)單的負(fù)荷連接 電源提供有功功率PS和無(wú)功功率QS（可能為感性無(wú)功，也可能是容性無(wú)功），忽略變壓器和線路損耗，則有，。沒(méi)有足夠無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1）電網(wǎng)從遠(yuǎn)端傳送無(wú)功；2）負(fù)荷的無(wú)功沖擊影響本地電網(wǎng)和上級(jí)電網(wǎng)的供電質(zhì)3）負(fù)荷的不平衡與諧波也會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。因此，電力系統(tǒng)一般都要求對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行必要的無(wú)功、不平衡與諧波補(bǔ)償，以提高電力系統(tǒng)的帶載能力，凈化電網(wǎng)，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。3.1.2 SVG的基本原理 所謂SVG（Static Var Generator），就是專指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置。設(shè)電網(wǎng)電壓和SVG輸出的交流電壓分別用相量和表示，則連接電抗X上的電壓即為和的相量差，而連接電抗的電流是可以由其電壓來(lái)控制的。這個(gè)電流就是SVG從電網(wǎng)吸收的電流。如果未計(jì)及連接電抗器和變流器的損耗，SVG的工作原理可以用下圖所示的單相等效電路圖來(lái)說(shuō)明。在這種情況下，只需使與同相，僅改變幅值大小即可以控制SVG從電網(wǎng)吸收的電流是超前還是滯后90，并且能控制該電流的大小。a）單相等效電路 b）相量圖圖3-2 SVG等效電路及工作原理（未計(jì)及損耗）SVG詳細(xì)的工作模式及其補(bǔ)償特性如表3-1所示。表3-1 SVG的運(yùn)行模式及其補(bǔ)償特性說(shuō)明采用直接電流控制的有源濾波型中壓SVG的工作原理如下圖所示。從圖中可以得出式(1)，即電源電流是負(fù)載電流和補(bǔ)償電流之相量和。假設(shè)負(fù)載電流中含有基波正序電流（包括基波正序無(wú)功電流和基波正序有功電流）、基波負(fù)序電流和諧波電流，如式(2)所示。圖3-3 采用直接電流控制的靜止無(wú)功發(fā)生器的工作原理(1)(2)為使電源電流中不含有基波正序無(wú)功和基波負(fù)序電流，則需要控制SVG輸出電流滿足式(3)。這樣電源電流中就只含有基波正序有功和諧波電流，如式(4)所示。(3) (4)因此，要想達(dá)到補(bǔ)償目的，關(guān)鍵是控制SVG輸出電流滿足式(3)。從SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在補(bǔ)償無(wú)功的基礎(chǔ)上還對(duì)負(fù)載諧波進(jìn)行抑制，只需要使SVG輸出相應(yīng)的諧波電流即可。因此，從這個(gè)意義上說(shuō)，SVG能夠同時(shí)實(shí) 現(xiàn)補(bǔ)償無(wú)功電流和諧波電流的雙重目標(biāo)。3.2 SVG系統(tǒng)的組成及控制原理（1）啟動(dòng)柜由啟動(dòng)開關(guān)、充電電阻等各個(gè)部分組成。SVG裝置的啟動(dòng)方式為它勵(lì)啟動(dòng)，在主開關(guān)合閘后，系統(tǒng)電壓通過(guò)預(yù)充電控制器對(duì)功率單元的直流電容進(jìn)行充電，當(dāng)充電電壓到達(dá)額定值80%后，控制系統(tǒng)閉合啟動(dòng)開關(guān)，將充電電阻旁路。（2）功率柜的主要組件是功率單元，10KV SVG每相有12個(gè)功率單元。功率模塊的控制器，除了采樣回路、保護(hù)回路和輸出驅(qū)動(dòng)回路外，幾乎所有的邏輯和通訊處理均采用大規(guī)模FPGA芯片完成，智能化的設(shè)計(jì)使得硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)靈活，便于以后的功能修改和升級(jí)，而且可靠性高，受功率器的干擾小。由功率模塊構(gòu)成的IGBT逆變裝置將直流電壓逆變成交流電壓，并控制該交流電壓的頻率、幅值和相位，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置輸出無(wú)功調(diào)節(jié)和濾波功能；（3）直流電容器為裝置提供直流電壓支撐（相當(dāng)于調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁裝置），并對(duì)直流電壓起平波作用。（4）控制保護(hù)監(jiān)測(cè)綜合系統(tǒng)可快速檢測(cè)系統(tǒng)的電壓、無(wú)功變化，計(jì)算裝置所應(yīng)提供的無(wú)功容量，據(jù)此實(shí)現(xiàn)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生和分配，并對(duì)成套裝置實(shí)現(xiàn)分層分級(jí)的保護(hù)。3.2.1 SVG系統(tǒng)組成（示例） 圖3-4 SVG組成示意圖圖3-5 SVG功率單元組成示意圖3.2.2 SVG控制系統(tǒng)的基本組成SVG控制策略有直接電流控制和間接電流控制，我公司采用性能優(yōu)越的直接電流控制方法，直接電流控制方法框圖如下圖所示。圖3-6 SVG控制系統(tǒng)的示意圖3.2.3 SVG控制方式SVG連接到系統(tǒng)中，通過(guò)控制SVG輸出電流的幅值與相位來(lái)決定從SVG輸出的無(wú)功的性質(zhì)與大小QSVG，SVG輸出的無(wú)功與系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功相抵消，只要Qs（系統(tǒng)）=QL（負(fù)載）-QSVG=恒定值（或0），功率因數(shù)就能保持恒定，電壓幾乎不波動(dòng)。最重要的是精確計(jì)算出負(fù)載中的瞬時(shí)無(wú)功電流。采集的進(jìn)線電流及母線電壓經(jīng)運(yùn)算后得出要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，計(jì)算機(jī)發(fā)出觸發(fā)脈沖，光纖傳輸至脈沖放大單元，經(jīng)放大后觸發(fā)IGBT，獲得所補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電流。3.3 SVG補(bǔ)償無(wú)功和治理電壓波動(dòng)圖3-7 帶有SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)假設(shè)負(fù)荷消耗感性無(wú)功（一般工業(yè)用戶都是如此）QL，此時(shí)控制SVG使其產(chǎn)生容性無(wú)功功率，并取QSVG=QL，這樣在負(fù)荷波動(dòng)過(guò)程中，就可以保證：QS=QSVG-QL=0，此時(shí)功率因素達(dá)標(biāo)。同時(shí)由于SVG響應(yīng)速度很快，可達(dá)到治理電壓閃變和波動(dòng)的目的。如果對(duì)電網(wǎng)等比較復(fù)雜的補(bǔ)償對(duì)象而言，當(dāng)需要向電網(wǎng)提供感性無(wú)功時(shí)，可以通過(guò)對(duì)SVG的控制，使其產(chǎn)生感性無(wú)功功率，并取QSVG=QC，這樣在負(fù)荷波動(dòng)過(guò)程中，仍然可以保證：QS=QSVG-QC=0。圖3-8 SVG補(bǔ)償無(wú)功 （a）補(bǔ)償前電壓和電流 （b）補(bǔ)償后電壓和電流3.4 SVG技術(shù)優(yōu)勢(shì) 通過(guò)以上章節(jié)對(duì)SVG原理及功能的描述可以知道，SVG可以根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)和工況，自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出的無(wú)功功率的大小和性質(zhì)（容性或者感性）。因此，從本質(zhì)上講，SVG可以等效為大小可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電容或電抗器。SVG是目前最為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，其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)時(shí)間更快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，這種無(wú)可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對(duì)沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。(2) 抑制電壓閃變能力更強(qiáng)SVC對(duì)電壓閃變的抑制最大可達(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由于響應(yīng)速度極快，增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。也就是說(shuō)，當(dāng)SVC需要在正負(fù)全范圍運(yùn)行時(shí)，需要TCR和FC配合使用，整個(gè)裝置損耗較大，占地面積也較大。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。而SVC輸出的無(wú)功電流與電網(wǎng)電壓成正比，電網(wǎng)電壓越低，其輸出的無(wú)功電流也越低，所以對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)償能力也相應(yīng)變?nèi)?。這是SVC技術(shù)本質(zhì)的缺點(diǎn)。(4) 補(bǔ)償功能多樣化使同一套SVG裝置，可以實(shí)現(xiàn)不同的多種補(bǔ)償功能： 單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功 單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載諧波 單獨(dú)補(bǔ)償負(fù)載不平衡 同時(shí)補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功、諧波和不平衡所以，SVG具有強(qiáng)大的補(bǔ)償功能。(5) 諧波含量極低榮信SVG采用了PWM技術(shù)、多電平技術(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。而TCR和TSC自身均要產(chǎn)生很大的諧波電流，所以還需要安裝相應(yīng)的FC濾波裝置，增加了額外的成本。(6) 占地面積較小由于無(wú)需大容量的電容器和電抗器做儲(chǔ)能元件，SVG的占地面積通常只有相同容量SVC的50%，甚至更小。所以，在一些廠礦改造中SVG具有很大的優(yōu)勢(shì)。第4章 SVG系統(tǒng)設(shè)計(jì)原始資料4.1 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)DL/T672-1999變電所電壓無(wú)功調(diào)節(jié)控制裝置訂貨技術(shù)條件GB 1207-1997電壓互感器GB50227高壓并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范。GB311.2311.6-83 高電壓試驗(yàn)技術(shù)。GB11 024 高電壓并聯(lián)電容器耐久性試驗(yàn)。GB11025 并聯(lián)電容器用內(nèi)部熔絲和內(nèi)部過(guò)壓力隔離器。GB50227并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB3983.2-89高電壓并聯(lián)電容器JB7111-97高壓并聯(lián)電容器裝置DL/T604-1996高壓并聯(lián)電容器裝置定貨技術(shù)條件GB3983.2高壓并聯(lián)電容器 GB5316串聯(lián)電抗器GB1985-89交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)DL/T 4621992高壓并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器訂貨技術(shù)條件JB/T 3840-1985并聯(lián)電容器單臺(tái)保護(hù)用高壓熔斷器DL/T620 交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合GB/T 11032-2000交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器GB3ll.16 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合GB3ll.7 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合使用導(dǎo)則GB 5582 高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)GB11022 高壓開關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件GB1985 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)GB5273 變壓器、高壓電器和套管的接線端子GB/T6451-1999 三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB/T13499-1992 電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則G/T 12325-2003 電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差GB 12326-2000 電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變GB/T14549-1993 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波GB/T 15543-1995 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度GB14285-93 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程DL/T677-1999 繼電保護(hù)設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)以及其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；以上標(biāo)準(zhǔn)均執(zhí)行最新版本。第5章 方案設(shè)計(jì)變電站應(yīng)考慮減少由于閃電、開關(guān)涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動(dòng)，而隨著對(duì)供電質(zhì)量和可靠性要求的提高，電壓成為衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行具有重大影響。要保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和用戶的供電質(zhì)量，并減少電網(wǎng)的電能損失，合理配置系統(tǒng)無(wú)功分布、提高系統(tǒng)無(wú)功運(yùn)行水平是重要措施之一。到目前為止，提供無(wú)功功率及電壓支持的最便宜的手段是采用電容器/電抗器。其主要特點(diǎn)是價(jià)格低，效率高，運(yùn)行成本低，在保護(hù)完善的情況下可靠性也很高。可通過(guò)投切電容器校正受端的功率因數(shù)，擴(kuò)展電壓穩(wěn)定極限；也可以用于釋放發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)無(wú)功備用，并由此在很多情況下可以幫助防止電壓崩潰。但由于并聯(lián)電容器/電抗器僅提供被動(dòng)補(bǔ)償，因此從電壓穩(wěn)定性和控制的角度看，并聯(lián)電容器/電抗器有一些固定的限制。而采用響應(yīng)速度快的SVG裝置，對(duì)于系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和抑制系統(tǒng)振蕩有顯著效果，并且其主動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，使它們根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)吸收/提供無(wú)功功率完全達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的功效。5.1 補(bǔ)償方案確定根據(jù)變電站現(xiàn)實(shí)情況，我公司提出兩種解決方案。方案一：一期整套設(shè)備設(shè)定補(bǔ)償范圍為-4.5Mvar10Mvar，預(yù)計(jì)二期整套設(shè)備與一期相同。單套無(wú)功補(bǔ)償裝置為一臺(tái)5Mvar SVG加一套5Mvar電容器組設(shè)備并聯(lián)組成。方案二：整套設(shè)備設(shè)定補(bǔ)償范圍為-9Mvar20Mvar，一期變電站項(xiàng)目與二期共用一套設(shè)備。單套無(wú)功補(bǔ)償裝置為一臺(tái)10Mvar SVG加一套10Mvar電容器組設(shè)備并聯(lián)組成。5.2 SVG設(shè)計(jì)方案5.3.1 SVG接入設(shè)計(jì)SVG由一系列的功率單元組成，SVG的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1 每套SVG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SVG裝置并網(wǎng)于35kV母線側(cè)，裝置入口電壓為35kV。鑒于目前IGBT的工藝水平和應(yīng)用需求，榮信SVG選用處于國(guó)際領(lǐng)先水平的EUPEC公司的IGBT。5.3 設(shè)備投運(yùn)后達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和性能考核(1) 35kV 母線進(jìn)線點(diǎn)或上級(jí)母線考核點(diǎn)的功率因數(shù)值滿足要求。(2) 整體裝置輸出調(diào)節(jié)功率為線性連續(xù)調(diào)節(jié)。(3) 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間5ms(4) 裝置應(yīng)具備完善的控制、保護(hù)和報(bào)警措施。在裝置故障時(shí)應(yīng)提供報(bào)警信號(hào)，嚴(yán)重故障時(shí)應(yīng)封鎖SVG驅(qū)動(dòng)脈沖，同時(shí)將裝置退出運(yùn)行。SVG成套裝置除裝有常規(guī)的電流速斷和過(guò)流保護(hù)外，還具有過(guò)電壓保護(hù)及低電壓保護(hù)等一系列保護(hù)措施，確保裝置安全。(5) 注入系統(tǒng)的諧波電流和35kV母線電壓總諧波畸變率低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波GB/T14549-93。(6) 35kV母線電壓的電壓閃變和波動(dòng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量、電壓波動(dòng)和閃變GB/T123262000。短時(shí)閃變Pst長(zhǎng)時(shí)閃變Plt電壓波動(dòng)限制值1.00.82%第7章 關(guān)鍵設(shè)備及其技術(shù)特點(diǎn)7.1 牽引級(jí)IGBT模塊l 采用國(guó)際頂級(jí)優(yōu)質(zhì)開關(guān)器件德國(guó)英飛凌公司的牽引級(jí)IGBT模塊。l 較大的模塊裕量設(shè)計(jì)，提高設(shè)備可靠性和安全性。l AlSiC基板，AlO絕緣陶瓷襯底，耐功率、熱循環(huán)能力強(qiáng)。l IGBT模塊內(nèi)反并二極管尺寸大一倍抗電流、電壓尖峰沖擊能力更強(qiáng)。l 牽引級(jí)IGBT模塊內(nèi)部封裝電感更低。l 抗干擾能力更強(qiáng)。7.2 DC - LINK 直流鏈電容l 榮信公司SVG采用IGBT專用DC-Link直流鏈電容，該電容具有如下優(yōu)勢(shì)：l 低等效串聯(lián)電阻 l 低等效串聯(lián)電感 l 高紋波電流，長(zhǎng)壽命l 1.6倍過(guò)壓能力 l 高有效電流處理能力，免維護(hù)l 高溫條件下的電容特性優(yōu)良。7.3 功率單元l 主要包括IGBT、直流電容、緩沖吸收電路、驅(qū)動(dòng)電路等。l SVG的核心主電路，用以實(shí)現(xiàn)功率變換。l 模塊化設(shè)計(jì)，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，可以互換。l 插排式設(shè)計(jì)，方便組裝與更換。l 統(tǒng)一風(fēng)道設(shè)計(jì)，裝置散熱更加可靠。7.4 全數(shù)字控制系統(tǒng)l 采用美國(guó)TI公司先進(jìn)DSP芯片