SVG動態(tài)無功補償裝置原理1

1、.工作原理STATCOM-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)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?。品采用基于瞬時無功功率理論的無功電流檢測方式，逆變主電路采用 IGBT 組成的 H 橋功率單元級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，并輔助以小容量儲能元件。它由幾個電平臺階合成階梯波以逼近正弦輸出電壓，這種逆變器由于輸出電壓電平數(shù)的增加，使得輸出波形具有更好的諧波頻譜，并且每個開關(guān)器件所承受的電壓應(yīng)力較小，不需要均壓電路，可避免大 dv/dt 所導(dǎo)致的各

2、種問題。因此這種逆變器可稱為完美無諧波”變流器。二.主要功能提高線路輸電穩(wěn)定性在長距離輸電線路上安裝 SVG 裝置， 不但可以在正常運行狀態(tài)下補償線路的無功損耗， 抬高線路電壓，提高有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性對于負荷中心而言，由于負載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。而 SVG 具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負荷側(cè)電壓，提高負荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗電力系統(tǒng)中的大量負荷，如異步電動機、電

3、弧爐、軋機以及大容量的整流設(shè)備等，在運行中需要大量的無功；同時，輸配電網(wǎng)絡(luò)中的變壓器、線路阻抗等也會產(chǎn)生一定的無功，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)降低。對電力系統(tǒng)而言，負荷的低功率因數(shù)會增加供電線路的能量損耗和電壓降落，降低了電壓質(zhì)量。同時，無功也會導(dǎo)致發(fā)電、輸電、供電設(shè)備的利用率降低；對于電力用戶而言，低功率因數(shù)會增加電費支出，加大生產(chǎn)成本。抑制電壓波動和閃變電壓波動和閃變主要是負荷的急劇變化引起的。負荷的急劇變化會導(dǎo)致負荷電流產(chǎn)生對應(yīng)的劇烈波動，劇烈波動的電流使系統(tǒng)電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網(wǎng)電壓閃變。引起電壓閃變的典型負荷有電弧爐、軋鋼機、電力機車等。SVG 能夠快速地提供變化的無功電流，以補

4、償負荷變化引起的電壓波動和閃變現(xiàn)象。目前，抑制電壓波動和閃變的最佳方案是采用 SVG。抑制三相不平衡配電網(wǎng)中存在著大量的三相不平衡負載，典型的如電力機車牽引負荷和交流電弧爐等。同時，線路、變壓器等輸配電設(shè)備三相阻抗的不平衡也會導(dǎo)致電壓不平衡問題的產(chǎn)生。SVG 能夠快速地補償由于負載不平衡所產(chǎn)生的負序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。三.應(yīng)用領(lǐng)域本公司研制的 STATCOM 廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、電力、煤炭、電氣化鐵路、風(fēng)電廠以及其他具有或者靠近沖擊性負荷和大容量電動機的工業(yè)領(lǐng)域，可以在節(jié)能降耗、提高電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量等方面，發(fā)揮

5、重要作用。1 .遠距離輸電穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓減少傳輸損耗增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大效率提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限增加小干擾下的阻尼增強電壓控制及穩(wěn)定性緩沖功率振蕩安裝 SVG 系統(tǒng)也成為我國目前正在進行的并網(wǎng)運行提供了堅實的技術(shù)保障。2 .城市二級變電站在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負載的變化而實現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。SVG系統(tǒng)可以快速精確地進行容性及感性無功補償，使 SVG 在穩(wěn)定母線電壓，提高功率因數(shù)的同時，徹底、方便地解決了無功

6、倒送問題。并且，安裝新的 SVG 系統(tǒng)時，可以充分利用原有的固定電容器組和晶閘管相控電抗器（TCR）部分，用最少的投資取得最佳的效果，成為改善區(qū)域電網(wǎng)供電質(zhì)量的最有效的方法。3 .電弧爐電弧爐做為非線性及無規(guī)律負荷接入電網(wǎng)，將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要是：導(dǎo)致電網(wǎng)嚴重三相不平衡，產(chǎn)生負序電流產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如 2、4 次偶次諧波與 3、5、7 次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化存在嚴重能夠的電壓閃變功率因數(shù)低4 .軋機軋機及其他工業(yè)對稱負載在工作中所產(chǎn)生的無功沖擊會對電網(wǎng)造成如下影響引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴重時使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率。使功率因數(shù)

7、降低負載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以 5、7、11、13 次為代表的奇次諧波及旁頻，會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴重畸變。安裝 SVG 系統(tǒng)可以完美地解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波干擾。5 .電力機車供電電力機車運輸方式在保護環(huán)境的同時也對電網(wǎng)造成了嚴重污染”，因電力機車為單相供電，這種單相負荷就造成了供電網(wǎng)的嚴重三相不平衡及較低的功率因數(shù)，并產(chǎn)生負序電流。目前世界各國解決這一問題的唯一途徑就是在鐵路沿線適當(dāng)位置安裝 SVG 系統(tǒng)，通過 SVG的分相快速補償功能來平衡三相電網(wǎng)，并提高功率因數(shù)。SVG 以其優(yōu)異的性能價格比不僅從技術(shù)上而且從經(jīng)濟上完美地解決了這一問題。6 .提升機等重工業(yè)

8、負荷提升機等其他重工業(yè)負載在工作中會對電網(wǎng)產(chǎn)生如下影響；引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動功率因數(shù)低傳動裝置會產(chǎn)生有害高次諧波安裝 SVG 可以完美地解決上述問題四 .技術(shù)優(yōu)勢STATCOM 是目前最為先進的無功補償裝置，基于電壓源型逆變器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，STATCOM 較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：(1)響應(yīng)速度更快STATCOM 響應(yīng)時間：W10ms傳統(tǒng)靜補裝置響應(yīng)時間：R20msSTATCOM 可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響

9、應(yīng)速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償。(2)電壓閃變抑制能力更強SVC 對電壓閃變的抑制最大可達 2:1,STATCOM 對電壓閃變的抑制可以達到 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隨補償容量的增加而增加。而 STATCOM 由于響應(yīng)速度極快，*裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。(3)運行范圍更寬STATCOM 能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比 SVC 的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，STATCOM 還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。本公司 STATCOM 不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負荷

10、諧波電流、負序電流等電能質(zhì)量問題進行綜合補償。(5)諧波含量低本公司 STATCOM 采用了載波移相 PWM 技術(shù)和功率單元級聯(lián)多電平技術(shù)，自身產(chǎn)生的諧波含量極低，裝置輸出側(cè)無需濾波器。(6)占地面積小由于無需高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件，STATCOM 的占地面積通常只有相同容量 SVC 的 50%。五 .結(jié)構(gòu)特點STATCOM-主要由輸入開關(guān)柜、變壓器框、功率柜、控制框等組成。(1)輸入變壓器將電網(wǎng)電壓變?yōu)檫m合功率單元工作的電壓。實現(xiàn)高壓與低壓的電氣隔離，各功率單元之間相對獨立，所以可以較容易地引入軟開關(guān)控制，直流側(cè)的均壓比較容易實現(xiàn)，增加系統(tǒng)可靠性。(2)功率單元STATCOM-

11、的核心主電路，用以實現(xiàn)功率變換，其所示。模塊化設(shè)計，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，單元可以互換。(3)輸出電抗器用于將 STATCOM-與電網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)能量的緩沖。減少 STATCOM-輸出電流中的開關(guān)紋波，降低共模干擾。(4)控制柜柜式結(jié)構(gòu)，用于對 STATCOM-及其輔助設(shè)備的實時控制。實現(xiàn) STATCOM-與上位機及控制中心的通訊。實時計算電網(wǎng)所需的無功功率，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤與補償?？刂葡到y(tǒng)采用模塊化設(shè)計。(6)一體化工作站提供友好的全中文 WINDOWS 監(jiān)控和操作界面。實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。內(nèi)置 PLC,可以和用戶現(xiàn)場靈活接口，滿足用戶特殊需求六.產(chǎn)品特點STATCOM 以高

12、可靠性、易操作、高性能為設(shè)計目標(biāo)，滿足用戶對提高配電電網(wǎng)的功率因數(shù)的迫切需要。STATCOM 采用新型 IGBT 功率器件，全數(shù)字化微機控制，具有以下特點：1、安裝、設(shè)定、調(diào)試簡便；2、實時跟蹤負荷變化，動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)；3、采用光纖觸發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的電氣隔離，解決干擾問題，做到了高可靠性和控制性；4、主電路采用 IGBT 組成的 H 橋功率單元級聯(lián)作逆變主電路的結(jié)構(gòu)形式，輸出由階梯正弦 PWM 波形疊加而成，波形正弦度好；5、功率電路模塊化設(shè)計，維護簡單，互換性好；6、動態(tài)響應(yīng)時間快；7、實時跟蹤電網(wǎng)電流的變化，對電網(wǎng)無功功率實現(xiàn)動態(tài)無級補償；8、投切時無暫

13、態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投；9、保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱等保護，運行可靠性高；10、維護量小，運行成本低；11、控制器實現(xiàn)全數(shù)字化，人機界面友好顯示，并且具有聯(lián)網(wǎng)通訊功能；12、控制器具有高可靠性，而且操作簡單，與系統(tǒng)連接時，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，補償裝置保護措施齊全;13、裝置電路參數(shù)精心設(shè)計，發(fā)熱量小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；14、控制電源采用 AC220V 經(jīng)過 UPS 后單獨給裝置供電方式，控制電源掉電，可保持正常運行；15、改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制電壓閃變；16、可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。GB1985-89 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān);DL/T404-1997 戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件；GB/T14808-2001 交流高壓接觸器和基于接觸器的電動機起動器;GB/T11022-1999 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求。八.接線圖STATCOM 與 6KV-10KV 電網(wǎng)的連接如圖所示。七.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T3797-2005GB/T3859.1-1993GB/T3859.2-1993GB/T3859