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SVG系列動態無功發生器

二、SVG主要產品功能
(1)功率因數動態補償,降低線損,節能降耗
        配電系統中的大量負荷,如異步電動機、感應電爐以及大容量整流設備、電力機車等,在運行中都能表現為感性,需要消耗大量的無功,增加了供電線路上的電能損失,降低了電壓質量,同時無功電流也降低了發、輸、供電設備的有效利用率;對于電力用戶而言,低功率因數會增加電費支出,增加變壓器損耗,加大生產成本。
        SVG可跟隨負荷無功的變化,實現無功功率的動態補償,使線路損耗降到最低,并且充分提高了發、輸、供電設備的利用率。
(2)諧波動態補償,改善電能質量,節能降耗
        非線性負荷在在產生沖擊性無功功率的同時,常常對公用電網注入大量諧波。并聯電容補償可以降低線損提高供電電壓質量,但并聯電容不能適用沖擊性無功功率的動態補償,而且電容器的廣泛應用又使諧波放大現象更加普遍,加劇了諧波的影響并惡化了電能質量、又增加了電能損耗。SVG采用以IGBT技術為代表的有源濾波技術,響應速度快、可靠性高、動態跟蹤補償基波無功及各次諧波,SVG具備濾波性能不受系統參數變化的影響、無諧波放大危險等突出優點,是動態無功補償和諧波治理的首選節能解決方案。
(3)輸電系統穩定控制,提高線路傳輸容量
        在長距離輸電線路中點安裝SVG裝置,不但可以在正常狀態下補償線路的無功功率,而且可以在系統故障情況下,提供及時快速的無功調節,阻尼系統震蕩,提高輸電系統穩定性,從而有效提高線路輸電容量。
(4)維持負荷端電壓,加強系統電壓穩定性
        對于負荷中心,由于負荷容量大,而且有沒有大型無功電源支撐,因此容易造成電壓偏低甚至電壓崩潰的穩定事故。SVG具有的快速調節無功功率的功能可以有效維持負荷側電壓,提高供電系統的電壓穩定性。
(5)電壓波動與閃變抑制
        非線性負荷,如電弧爐、軋鋼機、電氣化鐵路等,負荷的快速變化引起電壓波動和閃變,不能滿足用戶對電壓質量的要求,會導致設備運行性能不良,出現過電流、過熱,保護裝置誤動及設備燒壞等事故,并且設備性能、生產效率和產品質量都將受到影響。電壓波動和閃變對安全生產及人體健康都是極為不利的。
        SVG的快速響應使其特別適合于電壓波動和閃變的抑制,國際大電網(CRGRE)也將其推薦為如電弧爐等快速波動負荷引起的電壓波動和閃變抑制的首選方案。
(6)不對稱負荷平衡補償
        三相電壓不平衡對用戶的用電設備和電網的輸變電設備造成很大危害:導致中性點形成較高對地電壓,使電子設備積累大量的靜電而造成致命的損壞;負序電流會造成變壓器損耗加大,造成變壓器發熱,有效輸出容量減小;三相不平衡運行,將增加輸配電線路的損耗。
三、SVG主要產品特點
        響應時間快。受電容器放電時間所限制,自動投切電容器組裝置的響應時間需要幾秒鐘;SVC的響應時間約為20~100ms;SVG裝置補償響應時間可達5ms以內,真正實現動態補償。抑制電壓閃變或跌落。SVG裝置可以有效的抑制電壓閃變或跌落。
        連續補償,功率因數接近于1.0。
        不會產生諧波放大現象。可應用于諧波問題較為突出的地方,如使用變頻器、感應加熱電源、可控電阻爐、電解電鍍整流電源的配電系統中。
        可以發出容性無功,也可產生感性無功。既可用在感性負荷場合,還可用在容性負荷的場合,可以提高補償效果,降低線路損耗。
        輸出無功不受電網電壓高低的影響。而電容器投切型或SVC的無功均與電壓平方成正比,電壓低時,無功輸出大幅下降。一般情況下,電容器型補償裝置的利用率只有60%~80%,而SVG為100%。
l    必要時可同時對諧波和無功功率進行補償。
l    采用H橋級聯多電平電路架構,直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV。采用了N+1或N+2冗余結構,當一個H橋鏈節損壞后,裝置仍可繼續滿負荷運行,裝置自身運行可靠性極高。
l    SVG裝置接入電網,采用LCL結構,與傳統的采用單個電抗器直接接入電網相比,具有以下優點:適應于任何現場電網系統阻抗,不會發生諧振,保證裝置的可靠性和安全性;SVG工作時,IGBT高頻開關產生的高次諧波不注入電網;補償無功和濾除諧波的效果更好。
l    SVG的控制系統采用大規模可編程邏輯陣列(FPGA)進行集中控制,(FPGA)時鐘頻率根據需要最高可到200MHz,內部有84個硬件DSP數字信號處理器單元,180萬邏輯門,因此擅長于進行數字信號處理。該控制系統計算能力強,響應速度快,因此可采用更高級的控制算法,進而大大提升SVG的性能。
l    采用新型的控制算法和調制方式,并結合控制系統的超強計算能力,使SVG裝置濾除諧波的能力大大增強,可濾除30次以內所有諧波,濾波效率達97%以上。
l    高安全性:SVG設計上遵循高壓國家強制規范,高壓主回路與控制回路之間光纖連接,安全可靠;
l    完善的保護和故障報警設計:SVG設置有完備的系統保護功能和功率單元保護功能,各種保護動作后,能實現故障自動記錄、事故記憶,故障記錄能自動記錄各種保護的動作類型、動作時間,可以幫助技術人員分析故障原因,并進行故障定位;
l    高靈活性:SVG通過PLC進行現場控制,可通過人機界面修改參數設置靈活改變控制方式,具有多種標準通信協議可方便與中控系統進行通信;
l    安裝、調試、維護方便:SVG功率單元按抽屜形式設計,功率單元與外接線采用接插件方式,無需人工接線,具有良好的互換性,方便更換.

四、外型尺寸
        1、表中的外型尺寸包含功率單元柜、控制柜二套柜體,不包含進線電抗器柜,柜體總體高度不包含底部基座槽鋼(100mm)和柜頂散熱風機(286~361mm)的尺寸;
        2、電抗器柜以電抗器的尺寸為準, 以上設備尺寸如有變動,恕不另行通知;

變頻裝置型號
電壓等級
額定容量
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動態無功發生裝置的工作原理
        SVG動態無功發生裝置采用與系統并聯的方式,通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變換技術,將與諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入供配電系統中,實現濾除諧波、動態補償無功的功能。
        如圖1所示為SVG動態無功發生裝置的系統原理圖,SVG實際上可以稱為任意波形發生器,或者可稱為可控非線性元件。SVG可以對任意無功及諧波電流進行補償。

圖 1     SVG原理框圖
        如圖2所示,SVG的主電路主要包括控制系統、IGBT功率單元和電抗器部分。通過對功率單元的控制,可以調節功率單元的輸出電壓,進而調節電抗器上的電流,使SVG吸收或發出滿足要求的無功電流,實現動態無功補償的目的;同時使SVG產生指定的諧波來補償負荷中的電流諧波,實現諧波補償的目的。

圖 2    SVG主電路原理圖
SVG級聯多電平功率變換器
        SVG級聯多電平功率變換器通過將多個功率單元的輸出疊加起來得到高壓。功率單元如圖3所示是改進優化后的標準低壓PWM(脈寬調制)逆變器。
所有的功率單元都接收來自同一個主控單元控制器的指令。這些指令通過光纖傳輸以保證高壓與低壓隔離。

       圖 3    SVG功率單元電路原理圖
SVG控制系統
        SVG控制系統由主控單元和PLC組成,主控單元由電源板、采樣板、主控板和光纖板組成。
        采樣板對系統電壓電流信號進行檢測、將信號進行量程轉換和濾波,然后再通過母板送到主控板上,主控板的核心器件由DSP+FPGA組成,對信號分析做出處理,對各功率單元進行PWM波形控制、觸發、封鎖、旁路IGBT,使SVG提供需要的波形輸出,PLC接收用戶的控制指令(運行、停止、急停等),實現各種開關信號邏輯處理。控制系統還對SVG各部件的狀態(如各個功率單元、電抗器、風機等)進行監控,提供故障診斷信息,實現故障的報警和保護。
        在現場應用中,控制系統可實現與現場的靈活接口,提供現場需要的控制功能,方便改變控制方式,滿足用戶現場的特殊要求。
SVG的三種運行模式
        2、SVG 與 SVC 性能比較
 
動態無功發生裝置(SVG)
動態無功補償器(SVC)
 
描述
動態響應速度
<1ms
20~40ms
SVG從容性無功的運行模式到感性無功的運行模式的轉換可以在1ms內完成,這種極為迅速的響應速度完全可以勝任對任何沖擊性負荷的補償, 而SVC無法比擬的。
電壓閃變 抑制能力
5:1
3:1
SVC受到響應速度的限制,即使增大裝置的容量,其抑制電壓閃變的能力也不會增加;而SVG不受響應速度的限制,增大裝置容量可以繼續提高抑制電壓閃變的能力。
諧波含量
本身就是 諧波源
SVG采用了PWM技術和級聯多電平技術,因此自身產生的諧波含量很低。SVC本身是一個很大的諧波源,其產生的諧波對系統的影響大小,取決于與其匹配安裝的濾波器的性能。
裝置功耗
比SVC至少低2%
電抗器功耗大
在SVC裝置中,電抗器的功耗大約占裝置總功耗的一半。由于SVG無需大容量的電抗器作為儲能元件,因此裝置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的SVC至少低2個百分點。
占地面積
是SVC的1/2以下
SVC裝置采用電容器、電抗器作為無功補償器件,因此需要較大容量的電容器和電抗器,占地面積比較大;SVG裝置中電抗器的作用是濾除電流中可能存在的較高次諧波,另外起到將變換器和電網這2個交流電壓源連接起來的作用, 因此所需的電感值并不大,遠小于補償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量。SVG的占地面積是SVC占地面積的1/3-1/2左右。
裝置噪音
電抗器電磁噪聲很大
SVC裝置中TCR部分通過電抗器實現無功補償,電磁噪聲很大,產生噪聲污染。而SVG通過逆變器實現無功補償,運行過程中電磁噪聲顯著降低
3、 SVG 與TCR/MCR性能比較
        SVG的核心技術是基于可關斷電力電子器件IGBT(絕緣柵型雙極晶體管,可實現快速的導通/關斷控制,開關頻率可達到6KHz以上)的電壓源型逆變技術。它可以快速、連續、平滑地調節輸出無功,且可實現無功的感性與容性雙相調節。
        在構成上,TCR是通過斬波控制,實現電抗器的等值阻抗調節;MCR是通過可控硅勵磁裝置控制鐵心飽和度,從而改變等效電抗的裝置,兩者都屬于阻抗型補償裝置;SVG是通過逆變器的控制實現無功的快速調節,不再需要大容量的交流電容/電抗器件,是屬于電源型的主動式補償裝置。
        與相控電抗器TCR和磁閥控制電抗器MCR相比,SVG的具有明顯性能優勢:
        1) SVG能耗小,相同調節范圍下,SVG的損耗只有MCR的1/4,TCR的1/2,運行費用低,更節能環保;
        2) SVG是電流源型裝置,主動式跟蹤補償系統所需無功;從機理上避免了大容量電容/電抗元器件并聯在電網中可能發生的諧振現象;在電網薄弱的末端使用,其安全性比阻抗型裝置更高;
        3) SVG的響應速度更快,整體裝置的動態無功響應速度小于10ms,而TCR型SVC的響應時間約為20-40ms, MCR型無功補償裝置響應時間在200ms以上。相比之下,SVG實現了質的飛躍,首次將動態無功補償的響應時間縮短到一個工頻周期之內;
        4) SVG中的諧波特性更好。TCR/MCR運行過程中都產生較大的諧波,尤其是TCR,最大諧波電流含量達到20%以上。而SVG自身不產生諧波,同時還能濾除系統諧波,保證運行安全性;
        5) SVG采用模塊化設計和戶柜式安裝,工程設計和安裝工作量小;
        6) TCR/MCR是阻抗型特性,輸出無功容量和母線電壓的平方成正比;SVG具有電流源的特性,輸出容量和母線電壓成線形關系。在母線電壓偏低的情況下,SVG出力大,不產效果更好;

 圖 MCR和SVG補償的電壓電流特性
        7) SVG的噪音很小,更符合節能環保的設計理念。
SVG與TCR的比較分析匯總表
 
性能
特點
SVG型
補償裝置
TCR型
補償裝置
SVG型補償裝置的優勢與特點
補償
原理
電壓源型逆變器
可控硅調節電抗
可動態快速連續調節無功輸出,最大限度滿足功率因數補償要求,任意時刻的功率因數達到0.98~1.0。SVG的補償原理和具體實現方式都更為先進,具備以下優勢與特點。
無功補償
能力
感性/容性雙向可調
只能提供感性無功
和TCR相比,SVG只需要配一半容量的電容器,就可達到同樣的容性無功補償范圍,且無需配置濾波支路。由于無需濾波,任何時候都可對SVG配套電容器組進行擴容或改造,滿足可能的工況變化帶來的新需求。
諧波特性
不需增加濾波支路情況下,具備濾除諧波的能力
TCR自身產生較大諧波,必須配備各次濾波支路
SVG在不需要增加濾波支路情況下,對背景諧波具備治理能力。可完全濾除50次及以下諧波,可濾除風機產生諧波,或濾除背景諧波防止其對風機的影響。
TCR自身產生諧波,必須配備濾波器組濾除自身諧波才能工作;若需要同時濾除背景諧波,還需要增加濾波器容量。
占地面積
TCR型:由控制、晶閘管閥體、相控電抗器、三組濾波裝置構成;SVG:控制、啟動、IGBT閥體、連接變壓器、一組固定電容裝置構成;SVG型的占地面積小一半以上。
運行安全性
可控電流源
阻抗型,易諧振
SVG是直接電流控制,電流輸出可以限幅,不會發生諧振或諧波電壓放大,安全性高。TCR是阻抗型補償,在長期運行過程中,系統運行情況改變、SVC中的電抗器、電容器參數發生變化,都易導致諧波電壓放大,影響系統安全性。
閉環響應速度
10ms以內
40~60ms以內
響應速度快,具備超強無功補償與諧波濾除作用。SVG采用新型電力電子器件IGBT,開斷時間小于10us,而TCR采用晶閘管的開斷時間10ms,相差1000倍,導致SVG響應速度更快。
損耗
小,0.8%
1~1.2%
SVG運行損耗低,主要是連接變壓器損耗和IGBT損耗,成套裝置的運行損耗約0.8%左右,而SVC中僅相控電抗器的損耗就達0.9~1%,加上晶閘管損耗、濾波支路損耗,總損耗達到1.2%左右。
無功調節方式
直接控制輸出無功電流
調節并聯阻抗
輸出無功補償電流不隨母線電壓下降而下降。加上SVG的響應速度快,使得同容量的SVG的動態補償及電壓穩定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。
噪音
較大
由于沒有相控電抗器、諧波特性好,SVG的噪聲比TCR要小。
可靠性、可維護性
模塊化,設計與工程簡單
復雜,占地面積大
SVG可靠性高,維護量小:滿足IGBT功率模塊N-1運行方式,即一個功率模塊故障后,整個設備仍可繼續運行在額定容量。TCR中采用晶閘管串聯,易發生晶閘管成組損壞。
 
六、技術指標部分
 

項目
指標
說明
使用標準
Q/XDL 18-2011
 
安裝地點
室內柜裝式
 
拓撲結構
功率單元并聯PWM電壓源
 
電網電壓
(+10%-20%)額定電壓,頻率50Hz(±5%)
 
補償諧波范圍
2~25次
 
響應時間
<5ms
 
開關頻率
 6kHz(平均)
 
有功功率損耗
<5%
 
可靠性指標(平均無故障工作時間)
25000小時
       
功率單元控制信號連接方式
光纖電纜
 
噪聲等級
<65dBA
(1米處)
防護等級
≥IP20
 
冷卻方式
 強制風冷
 
操作方式
觸摸屏
 
界面語言
全中文
 
接地要求
接地電阻<1Ω
 

七、其他

        1、 正常工作條件
        最低環境溫度0℃,最高環境溫度40℃,工作環境的溫度變化應不大于5℃/h。如果環境溫度超過允許值,應考慮配備相應的空調設備。
l    環境濕度小于90%(20℃),相對濕度的變化率每小時不超過5%,避免凝露。
l    安裝高度要小于海拔1000米。若安裝高度超過海拔1000米,設備須降額使用,或采用通風的措施,也可以做特殊設計。
l    在無爆炸危險的介質中,且介質中無足以腐蝕金屬的破壞絕緣的氣體與塵埃。

        2、 運輸、儲存及安裝
        運輸 
l    SVG動態無功發生器可以用汽車、火車、輪船等交通工具運輸。產品在運輸過程中必須小心輕放、嚴禁雨淋、暴曬,不應有劇烈振動、撞擊和倒放。運輸溫度應在-40~+70℃范圍內。
        儲存
        SVG動態無功發生器不得暴曬及淋雨,應存放在空氣流通、周圍介質濕度在-40~+70℃范圍內,空氣最大相對濕度不超過90%(相當于空氣溫度20±5℃時)時通風、干燥、無灰塵的倉庫中。
l    存放SVG動態無功發生器時應防止嚙齒動物侵入,應避免霉菌侵蝕。
l    防止SVG動態無功發生器受到鹽霧、危險性氣體、腐蝕性液體等的侵蝕。 、
        設備安裝
l    用戶負責SVG動態無功發生器柜體就位和現場的所有電纜提供、敷設、試驗、連接,設備廠家提供技術指導,設備廠家負責裝置柜內線路的電氣安裝和設備調試。
l    安裝場地必須有足夠的承載能力,基礎必須牢固。
l    考慮通風散熱器及操作空間的要求,整套裝置背面離墻大于1000mm,裝置頂部與屋頂空間距離大于1000mm,裝置正面離墻大于1500mm。
l    SVG動態無功發生器應采用機動叉車從設備底部叉車孔進行操作,如需采用吊車必須從設備底部吊裝,吊裝時應避免損壞儀表或漆層。
l    SVG動態無功發生器應牢固安裝于基座之上,并和廠房大地可靠連接。各柜體之間應排列整齊,相互連接成一個整體。
l    安裝時要防止SVG受到撞擊和震動,所有柜體不得倒置,傾斜角度不得超過30°。
l    輸入輸出高壓電纜必須經過嚴格的耐壓試驗,信號線與強電分開布線。
l    用戶現場安裝場地就緒,安裝基礎就緒,吊運設備就緒。
l    用戶現場低壓電纜鋪設到位,控制電源和信號電纜鋪設到位。
l    用戶現場低壓回路開關具備送電條件,設備具備并網條件。

        3、 訂貨須知
        為獲得最佳無功補償及濾波效果,SVG額定容量最好根據實際電網補償情況進行選配。為此用戶在訂貨時提供所需產品的規格型號和數量。提供電網參數,系統運行電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波含量等信息。若無法提供,我公司可攜帶電能質量測試儀等精密儀器進行測試、分析。

  • 價    格:面議
  • 發布日期:2014年7月26日
  • 公司名稱:湖北向明電氣科技有限公司
  • 經營模式:生產/制造
  • 企業性質:有限責任公司
  • 所 在 地:襄陽市大慶西路39號(中房大廈B棟1104室)
歡迎來電洽談,電話:0710-3343883,3344933

產品描述

編號: 產地:
價格:/人民幣 規格:
簡要說明:SVG系列動態無功發生器
詳細介紹:配電系統中的大量負荷,如異步電動機、感應電爐以及大容量整流設備、電力機車等,在運行中都能表現為感性,需要消耗大量的無功
二、SVG主要產品功能
(1)功率因數動態補償,降低線損,節能降耗
        配電系統中的大量負荷,如異步電動機、感應電爐以及大容量整流設備、電力機車等,在運行中都能表現為感性,需要消耗大量的無功,增加了供電線路上的電能損失,降低了電壓質量,同時無功電流也降低了發、輸、供電設備的有效利用率;對于電力用戶而言,低功率因數會增加電費支出,增加變壓器損耗,加大生產成本。
        SVG可跟隨負荷無功的變化,實現無功功率的動態補償,使線路損耗降到最低,并且充分提高了發、輸、供電設備的利用率。
(2)諧波動態補償,改善電能質量,節能降耗
        非線性負荷在在產生沖擊性無功功率的同時,常常對公用電網注入大量諧波。并聯電容補償可以降低線損提高供電電壓質量,但并聯電容不能適用沖擊性無功功率的動態補償,而且電容器的廣泛應用又使諧波放大現象更加普遍,加劇了諧波的影響并惡化了電能質量、又增加了電能損耗。SVG采用以IGBT技術為代表的有源濾波技術,響應速度快、可靠性高、動態跟蹤補償基波無功及各次諧波,SVG具備濾波性能不受系統參數變化的影響、無諧波放大危險等突出優點,是動態無功補償和諧波治理的首選節能解決方案。
(3)輸電系統穩定控制,提高線路傳輸容量
        在長距離輸電線路中點安裝SVG裝置,不但可以在正常狀態下補償線路的無功功率,而且可以在系統故障情況下,提供及時快速的無功調節,阻尼系統震蕩,提高輸電系統穩定性,從而有效提高線路輸電容量。
(4)維持負荷端電壓,加強系統電壓穩定性
        對于負荷中心,由于負荷容量大,而且有沒有大型無功電源支撐,因此容易造成電壓偏低甚至電壓崩潰的穩定事故。SVG具有的快速調節無功功率的功能可以有效維持負荷側電壓,提高供電系統的電壓穩定性。
(5)電壓波動與閃變抑制
        非線性負荷,如電弧爐、軋鋼機、電氣化鐵路等,負荷的快速變化引起電壓波動和閃變,不能滿足用戶對電壓質量的要求,會導致設備運行性能不良,出現過電流、過熱,保護裝置誤動及設備燒壞等事故,并且設備性能、生產效率和產品質量都將受到影響。電壓波動和閃變對安全生產及人體健康都是極為不利的。
        SVG的快速響應使其特別適合于電壓波動和閃變的抑制,國際大電網(CRGRE)也將其推薦為如電弧爐等快速波動負荷引起的電壓波動和閃變抑制的首選方案。
(6)不對稱負荷平衡補償
        三相電壓不平衡對用戶的用電設備和電網的輸變電設備造成很大危害:導致中性點形成較高對地電壓,使電子設備積累大量的靜電而造成致命的損壞;負序電流會造成變壓器損耗加大,造成變壓器發熱,有效輸出容量減小;三相不平衡運行,將增加輸配電線路的損耗。
三、SVG主要產品特點
        響應時間快。受電容器放電時間所限制,自動投切電容器組裝置的響應時間需要幾秒鐘;SVC的響應時間約為20~100ms;SVG裝置補償響應時間可達5ms以內,真正實現動態補償。抑制電壓閃變或跌落。SVG裝置可以有效的抑制電壓閃變或跌落。
        連續補償,功率因數接近于1.0。
        不會產生諧波放大現象。可應用于諧波問題較為突出的地方,如使用變頻器、感應加熱電源、可控電阻爐、電解電鍍整流電源的配電系統中。
        可以發出容性無功,也可產生感性無功。既可用在感性負荷場合,還可用在容性負荷的場合,可以提高補償效果,降低線路損耗。
        輸出無功不受電網電壓高低的影響。而電容器投切型或SVC的無功均與電壓平方成正比,電壓低時,無功輸出大幅下降。一般情況下,電容器型補償裝置的利用率只有60%~80%,而SVG為100%。
l    必要時可同時對諧波和無功功率進行補償。
l    采用H橋級聯多電平電路架構,直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV。采用了N+1或N+2冗余結構,當一個H橋鏈節損壞后,裝置仍可繼續滿負荷運行,裝置自身運行可靠性極高。
l    SVG裝置接入電網,采用LCL結構,與傳統的采用單個電抗器直接接入電網相比,具有以下優點:適應于任何現場電網系統阻抗,不會發生諧振,保證裝置的可靠性和安全性;SVG工作時,IGBT高頻開關產生的高次諧波不注入電網;補償無功和濾除諧波的效果更好。
l    SVG的控制系統采用大規模可編程邏輯陣列(FPGA)進行集中控制,(FPGA)時鐘頻率根據需要最高可到200MHz,內部有84個硬件DSP數字信號處理器單元,180萬邏輯門,因此擅長于進行數字信號處理。該控制系統計算能力強,響應速度快,因此可采用更高級的控制算法,進而大大提升SVG的性能。
l    采用新型的控制算法和調制方式,并結合控制系統的超強計算能力,使SVG裝置濾除諧波的能力大大增強,可濾除30次以內所有諧波,濾波效率達97%以上。
l    高安全性:SVG設計上遵循高壓國家強制規范,高壓主回路與控制回路之間光纖連接,安全可靠;
l    完善的保護和故障報警設計:SVG設置有完備的系統保護功能和功率單元保護功能,各種保護動作后,能實現故障自動記錄、事故記憶,故障記錄能自動記錄各種保護的動作類型、動作時間,可以幫助技術人員分析故障原因,并進行故障定位;
l    高靈活性:SVG通過PLC進行現場控制,可通過人機界面修改參數設置靈活改變控制方式,具有多種標準通信協議可方便與中控系統進行通信;
l    安裝、調試、維護方便:SVG功率單元按抽屜形式設計,功率單元與外接線采用接插件方式,無需人工接線,具有良好的互換性,方便更換.

四、外型尺寸
        1、表中的外型尺寸包含功率單元柜、控制柜二套柜體,不包含進線電抗器柜,柜體總體高度不包含底部基座槽鋼(100mm)和柜頂散熱風機(286~361mm)的尺寸;
        2、電抗器柜以電抗器的尺寸為準, 以上設備尺寸如有變動,恕不另行通知;

變頻裝置型號
電壓等級
額定容量
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動態無功發生裝置的工作原理
        SVG動態無功發生裝置采用與系統并聯的方式,通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變換技術,將與諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入供配電系統中,實現濾除諧波、動態補償無功的功能。
        如圖1所示為SVG動態無功發生裝置的系統原理圖,SVG實際上可以稱為任意波形發生器,或者可稱為可控非線性元件。SVG可以對任意無功及諧波電流進行補償。

圖 1     SVG原理框圖
        如圖2所示,SVG的主電路主要包括控制系統、IGBT功率單元和電抗器部分。通過對功率單元的控制,可以調節功率單元的輸出電壓,進而調節電抗器上的電流,使SVG吸收或發出滿足要求的無功電流,實現動態無功補償的目的;同時使SVG產生指定的諧波來補償負荷中的電流諧波,實現諧波補償的目的。

圖 2    SVG主電路原理圖
SVG級聯多電平功率變換器
        SVG級聯多電平功率變換器通過將多個功率單元的輸出疊加起來得到高壓。功率單元如圖3所示是改進優化后的標準低壓PWM(脈寬調制)逆變器。
所有的功率單元都接收來自同一個主控單元控制器的指令。這些指令通過光纖傳輸以保證高壓與低壓隔離。

       圖 3    SVG功率單元電路原理圖
SVG控制系統
        SVG控制系統由主控單元和PLC組成,主控單元由電源板、采樣板、主控板和光纖板組成。
        采樣板對系統電壓電流信號進行檢測、將信號進行量程轉換和濾波,然后再通過母板送到主控板上,主控板的核心器件由DSP+FPGA組成,對信號分析做出處理,對各功率單元進行PWM波形控制、觸發、封鎖、旁路IGBT,使SVG提供需要的波形輸出,PLC接收用戶的控制指令(運行、停止、急停等),實現各種開關信號邏輯處理。控制系統還對SVG各部件的狀態(如各個功率單元、電抗器、風機等)進行監控,提供故障診斷信息,實現故障的報警和保護。
        在現場應用中,控制系統可實現與現場的靈活接口,提供現場需要的控制功能,方便改變控制方式,滿足用戶現場的特殊要求。
SVG的三種運行模式
        2、SVG 與 SVC 性能比較
 
動態無功發生裝置(SVG)
動態無功補償器(SVC)
 
描述
動態響應速度
<1ms
20~40ms
SVG從容性無功的運行模式到感性無功的運行模式的轉換可以在1ms內完成,這種極為迅速的響應速度完全可以勝任對任何沖擊性負荷的補償, 而SVC無法比擬的。
電壓閃變 抑制能力
5:1
3:1
SVC受到響應速度的限制,即使增大裝置的容量,其抑制電壓閃變的能力也不會增加;而SVG不受響應速度的限制,增大裝置容量可以繼續提高抑制電壓閃變的能力。
諧波含量
本身就是 諧波源
SVG采用了PWM技術和級聯多電平技術,因此自身產生的諧波含量很低。SVC本身是一個很大的諧波源,其產生的諧波對系統的影響大小,取決于與其匹配安裝的濾波器的性能。
裝置功耗
比SVC至少低2%
電抗器功耗大
在SVC裝置中,電抗器的功耗大約占裝置總功耗的一半。由于SVG無需大容量的電抗器作為儲能元件,因此裝置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的SVC至少低2個百分點。
占地面積
是SVC的1/2以下
SVC裝置采用電容器、電抗器作為無功補償器件,因此需要較大容量的電容器和電抗器,占地面積比較大;SVG裝置中電抗器的作用是濾除電流中可能存在的較高次諧波,另外起到將變換器和電網這2個交流電壓源連接起來的作用, 因此所需的電感值并不大,遠小于補償容量相同的TCR等SVC裝置所需的電感量。SVG的占地面積是SVC占地面積的1/3-1/2左右。
裝置噪音
電抗器電磁噪聲很大
SVC裝置中TCR部分通過電抗器實現無功補償,電磁噪聲很大,產生噪聲污染。而SVG通過逆變器實現無功補償,運行過程中電磁噪聲顯著降低
3、 SVG 與TCR/MCR性能比較
        SVG的核心技術是基于可關斷電力電子器件IGBT(絕緣柵型雙極晶體管,可實現快速的導通/關斷控制,開關頻率可達到6KHz以上)的電壓源型逆變技術。它可以快速、連續、平滑地調節輸出無功,且可實現無功的感性與容性雙相調節。
        在構成上,TCR是通過斬波控制,實現電抗器的等值阻抗調節;MCR是通過可控硅勵磁裝置控制鐵心飽和度,從而改變等效電抗的裝置,兩者都屬于阻抗型補償裝置;SVG是通過逆變器的控制實現無功的快速調節,不再需要大容量的交流電容/電抗器件,是屬于電源型的主動式補償裝置。
        與相控電抗器TCR和磁閥控制電抗器MCR相比,SVG的具有明顯性能優勢:
        1) SVG能耗小,相同調節范圍下,SVG的損耗只有MCR的1/4,TCR的1/2,運行費用低,更節能環保;
        2) SVG是電流源型裝置,主動式跟蹤補償系統所需無功;從機理上避免了大容量電容/電抗元器件并聯在電網中可能發生的諧振現象;在電網薄弱的末端使用,其安全性比阻抗型裝置更高;
        3) SVG的響應速度更快,整體裝置的動態無功響應速度小于10ms,而TCR型SVC的響應時間約為20-40ms, MCR型無功補償裝置響應時間在200ms以上。相比之下,SVG實現了質的飛躍,首次將動態無功補償的響應時間縮短到一個工頻周期之內;
        4) SVG中的諧波特性更好。TCR/MCR運行過程中都產生較大的諧波,尤其是TCR,最大諧波電流含量達到20%以上。而SVG自身不產生諧波,同時還能濾除系統諧波,保證運行安全性;
        5) SVG采用模塊化設計和戶柜式安裝,工程設計和安裝工作量小;
        6) TCR/MCR是阻抗型特性,輸出無功容量和母線電壓的平方成正比;SVG具有電流源的特性,輸出容量和母線電壓成線形關系。在母線電壓偏低的情況下,SVG出力大,不產效果更好;

 圖 MCR和SVG補償的電壓電流特性
        7) SVG的噪音很小,更符合節能環保的設計理念。
SVG與TCR的比較分析匯總表
 
性能
特點
SVG型
補償裝置
TCR型
補償裝置
SVG型補償裝置的優勢與特點
補償
原理
電壓源型逆變器
可控硅調節電抗
可動態快速連續調節無功輸出,最大限度滿足功率因數補償要求,任意時刻的功率因數達到0.98~1.0。SVG的補償原理和具體實現方式都更為先進,具備以下優勢與特點。
無功補償
能力
感性/容性雙向可調
只能提供感性無功
和TCR相比,SVG只需要配一半容量的電容器,就可達到同樣的容性無功補償范圍,且無需配置濾波支路。由于無需濾波,任何時候都可對SVG配套電容器組進行擴容或改造,滿足可能的工況變化帶來的新需求。
諧波特性
不需增加濾波支路情況下,具備濾除諧波的能力
TCR自身產生較大諧波,必須配備各次濾波支路
SVG在不需要增加濾波支路情況下,對背景諧波具備治理能力。可完全濾除50次及以下諧波,可濾除風機產生諧波,或濾除背景諧波防止其對風機的影響。
TCR自身產生諧波,必須配備濾波器組濾除自身諧波才能工作;若需要同時濾除背景諧波,還需要增加濾波器容量。
占地面積
TCR型:由控制、晶閘管閥體、相控電抗器、三組濾波裝置構成;SVG:控制、啟動、IGBT閥體、連接變壓器、一組固定電容裝置構成;SVG型的占地面積小一半以上。
運行安全性
可控電流源
阻抗型,易諧振
SVG是直接電流控制,電流輸出可以限幅,不會發生諧振或諧波電壓放大,安全性高。TCR是阻抗型補償,在長期運行過程中,系統運行情況改變、SVC中的電抗器、電容器參數發生變化,都易導致諧波電壓放大,影響系統安全性。
閉環響應速度
10ms以內
40~60ms以內
響應速度快,具備超強無功補償與諧波濾除作用。SVG采用新型電力電子器件IGBT,開斷時間小于10us,而TCR采用晶閘管的開斷時間10ms,相差1000倍,導致SVG響應速度更快。
損耗
小,0.8%
1~1.2%
SVG運行損耗低,主要是連接變壓器損耗和IGBT損耗,成套裝置的運行損耗約0.8%左右,而SVC中僅相控電抗器的損耗就達0.9~1%,加上晶閘管損耗、濾波支路損耗,總損耗達到1.2%左右。
無功調節方式
直接控制輸出無功電流
調節并聯阻抗
輸出無功補償電流不隨母線電壓下降而下降。加上SVG的響應速度快,使得同容量的SVG的動態補償及電壓穩定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。
噪音
較大
由于沒有相控電抗器、諧波特性好,SVG的噪聲比TCR要小。
可靠性、可維護性
模塊化,設計與工程簡單
復雜,占地面積大
SVG可靠性高,維護量小:滿足IGBT功率模塊N-1運行方式,即一個功率模塊故障后,整個設備仍可繼續運行在額定容量。TCR中采用晶閘管串聯,易發生晶閘管成組損壞。
 
六、技術指標部分
 

項目
指標
說明
使用標準
Q/XDL 18-2011
 
安裝地點
室內柜裝式
 
拓撲結構
功率單元并聯PWM電壓源
 
電網電壓
(+10%-20%)額定電壓,頻率50Hz(±5%)
 
補償諧波范圍
2~25次
 
響應時間
<5ms
 
開關頻率
 6kHz(平均)
 
有功功率損耗
<5%
 
可靠性指標(平均無故障工作時間)
25000小時
       
功率單元控制信號連接方式
光纖電纜
 
噪聲等級
<65dBA
(1米處)
防護等級
≥IP20
 
冷卻方式
 強制風冷
 
操作方式
觸摸屏
 
界面語言
全中文
 
接地要求
接地電阻<1Ω
 

七、其他

        1、 正常工作條件
        最低環境溫度0℃,最高環境溫度40℃,工作環境的溫度變化應不大于5℃/h。如果環境溫度超過允許值,應考慮配備相應的空調設備。
l    環境濕度小于90%(20℃),相對濕度的變化率每小時不超過5%,避免凝露。
l    安裝高度要小于海拔1000米。若安裝高度超過海拔1000米,設備須降額使用,或采用通風的措施,也可以做特殊設計。
l    在無爆炸危險的介質中,且介質中無足以腐蝕金屬的破壞絕緣的氣體與塵埃。

        2、 運輸、儲存及安裝
        運輸 
l    SVG動態無功發生器可以用汽車、火車、輪船等交通工具運輸。產品在運輸過程中必須小心輕放、嚴禁雨淋、暴曬,不應有劇烈振動、撞擊和倒放。運輸溫度應在-40~+70℃范圍內。
        儲存
        SVG動態無功發生器不得暴曬及淋雨,應存放在空氣流通、周圍介質濕度在-40~+70℃范圍內,空氣最大相對濕度不超過90%(相當于空氣溫度20±5℃時)時通風、干燥、無灰塵的倉庫中。
l    存放SVG動態無功發生器時應防止嚙齒動物侵入,應避免霉菌侵蝕。
l    防止SVG動態無功發生器受到鹽霧、危險性氣體、腐蝕性液體等的侵蝕。 、
        設備安裝
l    用戶負責SVG動態無功發生器柜體就位和現場的所有電纜提供、敷設、試驗、連接,設備廠家提供技術指導,設備廠家負責裝置柜內線路的電氣安裝和設備調試。
l    安裝場地必須有足夠的承載能力,基礎必須牢固。
l    考慮通風散熱器及操作空間的要求,整套裝置背面離墻大于1000mm,裝置頂部與屋頂空間距離大于1000mm,裝置正面離墻大于1500mm。
l    SVG動態無功發生器應采用機動叉車從設備底部叉車孔進行操作,如需采用吊車必須從設備底部吊裝,吊裝時應避免損壞儀表或漆層。
l    SVG動態無功發生器應牢固安裝于基座之上,并和廠房大地可靠連接。各柜體之間應排列整齊,相互連接成一個整體。
l    安裝時要防止SVG受到撞擊和震動,所有柜體不得倒置,傾斜角度不得超過30°。
l    輸入輸出高壓電纜必須經過嚴格的耐壓試驗,信號線與強電分開布線。
l    用戶現場安裝場地就緒,安裝基礎就緒,吊運設備就緒。
l    用戶現場低壓電纜鋪設到位,控制電源和信號電纜鋪設到位。
l    用戶現場低壓回路開關具備送電條件,設備具備并網條件。

        3、 訂貨須知
        為獲得最佳無功補償及濾波效果,SVG額定容量最好根據實際電網補償情況進行選配。為此用戶在訂貨時提供所需產品的規格型號和數量。提供電網參數,系統運行電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波含量等信息。若無法提供,我公司可攜帶電能質量測試儀等精密儀器進行測試、分析。

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