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高压动态无功补偿与滤波装置SVG概述

发布时间: 2024-04-05 来源:教育医疗

  柔流输电系统(FACTS)技术是电力行业世界前沿科技,它是指采用电力 电子型静止控制器来加强交流输电系统可控性和增强输电线路功率传输能力。静止 同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM,又称为 SVG)是 FACTS 中的一种重要装置,是一种新型的动态无功补偿装置,它在输电网、受端大电网和 用户侧电能质量控制中都有广阔的应用,其核心的大功率换流器技术也是 FACTS 的 核心技术。

  电容无功补偿的原理是:容性无功功率在本质是电压与超前它 90°的电流的乘积。 感性无功功率是电压与滞后它 90°的电流的乘积。 而 SVG 的原理是适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位或者直接控 制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的超前 90°或滞后 90°的无 功电流,从其原理上来补偿和实现动态无功补偿的目的。 SVG 以三相大功率电压逆变器为核心,其输出电压通过变压器或电抗器接入系统, 与系统侧电压保持同频、同相,通过调节其输出电压幅值与系统电压幅值的关系来确 定输出功率的性质与容量,当其幅值大于系统侧电压幅值时输出容性无功,小于时输 出感性无功。 其原理如下图所示:

  应用领域 (1)输电系统的枢纽变电站,提高线路传输能力 在长距离输电线路的中点安装 SVG 装置, 可以显著提升电力系统输 配电性能,达到如下目的: l 正常状态下补偿线路的无功功率, 稳定系统电压, 减少传输损耗; l 动态维持输电线路端电压,有效提高线路输电容量,使现有电网 发挥最大效率; l 提高系统暂态稳定水平,减少低压释放负荷量,防止发生暂态电 压崩溃; l 阻尼电力系统功率振荡。 (2)负荷中心变电站无功优化,提高电压稳定性 在配电网负荷中心站安装 SVG 装置,可达到如下目的: l 跟随负荷变化精确调节无功输出,避免无功倒送,提高系统功率 因数; l 实时调整系统电压,改善区域电网供电质量; l 系统故障情况下提供电压支撑,保证供电安全可靠性。 (3)电气化铁路的牵引和辅助供电系统 电力机车为单相供电,不仅产生大量谐波,而且造成了供电网的严 重三相不平衡及较低的功率因数,并产生负序电流。目前世界各国解决 这一问题的最先进方案就是在铁路沿线适当位置安装 SVG。 和传统 SVC 相比,SVG 的性能价格比更具优势,不仅能补偿无功、 消除谐波,还可以在相间传递有功功率,彻底消除不平衡,而且其运行 损耗也要远小于传统 SVC,节能降耗的效果非常明显。当牵引供电系统位接 入较薄弱电网时,利用 SVG 的电压支撑能力,可以充分提高牵引供电能 力、提高牵引变压器等设备的利用率。 (4)风电场接入低电压穿越功能 风 资源 的 不 确 定 性和 风 电 机 组 本 身 的 运 行 特 性 使 风 电 机 组 的输 出 功率是波动的,导致并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变

  洗煤厂负荷无功补偿与谐波综合治理洗煤厂的选煤洗煤设备大多采用变频控制应用svg可实现如下功港口造船行业港口主要设备是门机岸桥龙门吊和斗轮机等装卸设备港口这些装卸机械设备都是负荷变化大速度变化快短时重负载属于无功功率冲击性负载且普遍应用可控硅的交直流驱动装置在明显提高装卸机械性能的同时也带来了无功功率需求增大和谐波污染电网的问第三篇高压sv品型号及规格第四篇结论svg作为新一代的无功补偿及谐波治理装置符合未来的发展的新趋势是当前fcsvc等装置的替代产品是电能质量治理的最优选择

  SVG 根据系统详细情况,提供针对性的补偿补偿方案,大范围的应用于 35kV、10kV 系统的基于链式 SVG 的动态无功补偿与谐波治理装置,完美适应冶金变电站等的无 功补偿需要,既能解决冶金供电系统功率因数补偿、电压波动、闪变等电能质量问 题,也能很好改善谐波对设备的影响一般有几种种补偿方式:

  3)、除了应该要依据电网发展阶段性选择正真适合的安装设备,无功补偿 的接入电压等级也需跟随电网发展的变化, 我们方案中通过高压转换开 关,可使 SVG 装置采用不一样的连接方式接入需要的电压等级。

  能降耗; l 变频调速和串级调速系统应用加剧谐波污染问题, 有源滤波可改 善电能质量; l 供电线路长,末端电压低,驱动采掘机械的电动机出力不足,可 稳定电压提高系统供电安全; l 大型负载启动时,可减小电压波动和闪变,。 (8)洗煤厂负荷无功补偿与谐波综合治理 洗煤厂的选煤洗煤设备大多采用变频控制, 应用 SVG 可实现如下功 能: l 有源滤除传送带变频等产生的 5 次,7 次,11 次和 13 次谐波; l 实时补偿水泵等辅助设备无功,提供系统功率因数; l 改善系统电能质量,提高供电可靠性。 (9)港口、造船行业 港口主要设备是门机、岸桥、龙门吊和斗轮机等装卸设备,港口这 些装卸机械设备都是负荷变化大、速度变化快、短时重负载,属于无功 功率冲击性负载,且普遍应用可控硅的交、直流驱动装置,在明显提高 装卸机械性能的同时, 也带来了无功功率需求增大和谐波污染电网的问 题。

  等问题,对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题,都需要动态 无功补偿系统;另一方面,系统电压的波动也会对风机的正常运行造成 影响。 SVG 是风电场补偿的最佳选择,不但可以满足风电接入系统的功率 因数、电压波动与闪变等要求,还能够大大减少系统扰动对风机的影响,具 有很好的低电压穿越特性。 (5)轧机等工业负荷的无功与谐波综合补偿 轧机 及 其 他 工 业 对 称 负载 在 工作 中 所 产生 的无功 冲击 会对 电网 造 成如下影响: l 引起 电网电压 降 低 及 电压 波 动, 严 重 时使 电 气 设备不 能 正常 工 作,降低了生产效率 l 功率因数降低 l 负载的传动装置中会产生有害高次谐波,主要是 以 5、7、11、 13 次为代表的奇次谐波及旁频,会使电网电压产生严重畸变。 SVG 可以完美地解决以上问题, 保持母线电压稳定, 消除谐波干扰, 功率因数接近于 1。和传统 SVC 相比,当用于即需要补偿无功,提高功 率因数,又需要对谐波进行治理的工业用户,新型补偿装置能同时消除 谐波的功能使 SVG 成为轧机等工业用户无功补偿的首选。 (6)电弧炉电压波动和闪变治理 电 弧炉 作 为 典 型 非 线性 负 荷接入 电网, 对 电网 产生 一系 列 不 良 影 响: l 存在严重的电压波动与闪变 l 电网严重三相不平衡,产生负序电流 l 产生谐波,电压畸变复杂, 主要呈现 2~7 次连续性谐波 l 功率因数低 彻底 解决 上述 问题 的 唯 一 方 法 是 安 装 具 有 快速 响 应 速度 的动态无 功补偿装置 SVG,响应时间小于 10ms,向电弧炉快速提供无功电流并且 稳定母线电压,增加注入炉内有功功率,提高生产效率,消除闪变的影 响,同时可对谐波与不平衡进行补偿。 和传统 SVC 相比,当用于电弧炉补偿时,SVG 具有极大的优越性,电压 闪变的改善程度要比用传统 SVC 高 4~5 倍,同时,由于电压稳定的效果 好、自身不产生谐波等原因,节能降耗的效果也要比传统 SVC 高出 1 倍 以上。 (7)提升机、绞车等矿井负荷无功补偿与谐波综合治理 随着采煤机械化和自动化程度提高,应用 SVG 可实现如下功能: l 煤炭供电系统功率因数低、吨煤能耗增大,可减少无功损耗,节

  SVG 作为新一代的无功补偿及谐波治理装置,符合未来的发展的新趋势,是当前 FC、SVC 等装置的替代产品,是电能质量治理的最优选择。 SVG 有源滤波器基于电力电子技术,通过检测系统内的谐波电流然后 SVG 产 生一个大小相等、 相位相反的电流抵消谐波电流, 可以滤除 13 次以下各次谐波电流。 因此该系统采用 SVG 治理最为合适。采用有源滤波器进行谐波治理能满足点焊类 负载其响应时间上的要求, (有源滤波器采用 IGBT 控制,IGBT 高速开关的开关频 率能够达到 20kHz,输出电流响应 1ms)。且能追踪谐波的变动情况动态滤波,滤 波能力高达 97%。在滤除谐波的同时达到对系统无功的补偿。 因此理想的解决方案是采用有源滤波器进行谐波的治理。 可以轻松又有效滤除系统内 13 次以下的谐波,并动态跟踪补偿系统的无功功率。 SVG 由于是静止型动态无功补偿装置使用先进的链式电路拓扑结构和多电平 P WM 技术,本身不产生谐波,且能够滤除 13 次及 13 次以下谐波电流。而传统 FC 支路通过电容补偿,对系统存在着系统谐波的放大。不仅不能治理谐波,还系统造 成二次污染,广西市电力局 02 年做过调查研讨会,专对于相关做过谐波事故分 析,发现大小近 30 次的事故中,有 80%都是因为存在的电容对谐波放大引起的事 故,因此用 SVG 取代老一代电容补偿设备势在必行! SVG 做为成熟的新一代动态无功补偿及滤波装置正取代着以往传统的无功补 偿装置,目前 SVG 也受到了广大新老用户的一致好评及认可。

  SVG 的组成部分主要由连接电抗器、启动装置、IGBT 换流阀组、控制管理系统、等部分 组成。 请参考示意图:

  SVG型动态无功补偿与谐波治理装置是目前最先进的动态无功补偿技术。具备 补偿性能强、谐波特性好、运行安全性可靠性高、占地面积小、损耗小噪音低、 可靠性高维护量小等特点。 (1) 补偿性能强: 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按近1.0,设备投资效益高。 (2)谐波特性好:SVG不产生谐波电流,而且能有源滤除负载产生的各次谐波电 流,很好的满足了各个行业无功补偿与谐波治理的综合需求。 (3)运行安全性可靠性高:SVG是可控电流源,不会产生过电流、不会产生谐波 电压放大,尤其适合变电站等对安全性要求高的用户使用。 (4)占地面积小:由于自身没谐波,不需要滤波器组,占地面积大大减小。 (5)运行损耗低,效率高,噪音低。 (6)可靠性高,维护量小:满足IGBT功率模块N-1运行方式,一个模块故障可旁 路继续运行,可靠性大幅度的提升。模块化设计,安装、调试工作量小,基本免 维护。 (7)、 能够解决负荷的不平衡问题、能够短时补偿有功功率 (8)、对系统参数不敏感,安全性与稳定性高,电流源特性,输出无功电流不 受母线电压影响,SVC 是阻抗型特性,输出电流随母线电压线性降低 SVG 成套装置基于链式串联结构构成,通过连接电抗器接入系统,提供连 续快速可调的感性和容性无功,装置的调节范围无级动态补偿,完全能满足电 网无功补偿及谐波治理的要求;同时还可根据具体实际工况与 FC 部分配合使 用,配置灵活,效果明显,是目前最先进的补偿技术之一。

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