静止无功发生器

作者 Shechem 浏览 发布时间 2014-09-13

            
概述
       静止无功发生器(HPSVG)的基本原理是指将自换相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值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无功电流,实现动态无功补偿的目的。
型号说明

静止无功发生器组成
A. 变压器
◆ 将电网电压变为适合功率单元工作的电压
◆ 实现高压与低压的电气隔离,增加系统可靠性
B. 功率单元
◆ SVG的核心主电路,用以实现功率变换
◆ 模块化设计,功率单元的结构和电气性能完全一致,可以互换
C. 连接电抗器
◆ 用于连接SVG与电网,实现能量的缓冲
◆ 减少SVG输出电流中的开关纹波,降低共模干扰
D. 控制柜
◆ 柜式结构,用于对SVG及其辅助设备的实时控制
◆ 实现SVG与上位机及控制中心的通讯
E. 控制柜
◆ 实时计算电网所需的无功功率,实现动态跟踪与补偿
◆ 控制系统采用模块化设计
F. NMI一体化工作站
◆ 提供友好的全中文WINDOWS监控和操作界面
◆ 实现远程监控和网络化控制
◆ 内置PLC,可以和用户现场灵活接口,满足用户特殊需求
技术优势
传统的无功补偿装置是通过调节电容或电感实现无功补偿,虽然现在应用广泛,但存在响应时间慢、易与系统发生谐振等问题。
静止无功发生器是目前最为先进的无功补偿装置,它不采用大容量的电容、电感器件,而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换,从而使无功补偿技术产生了质的飞跃。
1.应速度更快
响应时间:≤5ms 可在极短的时间之内完成额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换,这种无可比拟的响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。
2.安全性更高
静止无功发生器运行时被控制为电流源,不存在与系统阻抗发生谐振的可能性,安全性更高。
3.电压闪变抑制能力更强
SVC对电压闪变的抑制最大可达2:1,SVG对电压闪变的抑制可以达到5:1,甚至更高。SVC受到响应速度的限制,其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而增加。而SVG由于响应速度极快,增大装置容量可以继续提高抑 制电压闪变的能力。
4.运行范围更宽
SVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作,所以比SVC的运行范围宽很多。更重要的是,在系统电压变低时,SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。
5.补偿功能多样化
使用同一套静止无功发生器,可以实现不同的多种补偿功能;
补偿负载无功;
补偿负载谐波;
补偿负载不平衡;
同时补偿负载无功、谐波和不平衡。
6.谐波含量极低
静止无功发生器采用了PWM技术和多重化技术,与TCR型SVC相比,谐波含量极低,对电网不会产生二次污染。
7.占地面积较小
静止无功发生器采用直接PWM电流控制技术,其输出电流波形和相位完全可控,由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件,所以静止无功发生器的占地面积只相当于容量的SVC的50%。
补偿装置技术比较

比较项目
TSC
TCR型SVC
MCR型SVC
SVG
吸收无功
分级
连续
连续
连续
响应时间
20mS
20mS
30mS~300mS
5mS
运行范围
容性
感性到容性
感性到容性
感性到容性
谐波
受系统谐波影响大,自身不产生谐波
受系统谐波影响大,自身产生大量谐波
受系统谐波影响大,自身产生较大谐波
受系统谐波影响小,可抑制系统谐波电流
受系统阻抗影响
损耗
较大
分相调节能力
可以
可以
不可
可以
噪声
较小
较大
体积(同等容量)
较大
解决的问题
当前电网所面临的威胁:
电网电压质量通常用稳定性、对称性及正弦性等指标衡量,随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网,使电网供电质量受到严重影响,其中各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,导致了一系列不良影响。
◆ 输电系统缺乏及时的无功调节,系统振荡容易扩大,降低输电系统的稳定性
◆ 负荷中心缺乏快速的无功支撑,容易造成电压偏低甚至电压崩溃
◆ 功率因数低,增加电网损耗,加大生产成本,降低生产率
◆ 产生的无功冲击引起电网电压降低、电压波动及闪变,严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产
◆ 导致电网三相不平衡,产生负序电流使电机转子发生振动
◆ 产生大量谐波电流,导致电网电压畸变,是电网的“隐性杀手”
最佳解决方案
目前最理想的方案就是采用SVG,用以提高电网稳定性,增加输电能力,消除无功冲击,滤除谐波,平衡三相电网。
◆ 提高线路输电稳定性
在长距离输电线路上安装SVG装置,不但可以在正常运行状态下补偿线路的无功损耗,抬高线路电压,提高有效输电容量,而且可以在系统故障情况下提供及时的无功调节,阻尼系统振荡,提高输电系统稳定性。
◆ 维持受电端电压,加强系统电压稳定性
对于负荷中心而言,由于负载容量大,又没有大型的无功电源支撑,因此容易造成电网电压偏低甚至发生电压崩溃的事故。而SVG具有快速的无功功率调节能力,可以维持负荷侧电压,提高负荷侧供电系统的电压稳定性。
◆ 补偿系统无功功率,提高功率因数,降低线损,节能降耗
电力系统中的大量负荷,如异步电动机、电弧炉、轧机以及大容量的整流设备等,在运行中需要大量的无功;同时,输配电网络中的变压器、线路阻抗等也会产生一定的无功,导致系统功率因数降低。
对电力系统而言,负荷的低功率因数会增加供电线路的能量损耗和电压降落,降低了电压质量。同时,无功也会导致发电、输电、供电设备的利用率降低;对于电力用户而言,低功率因数会增加电费支出,加大生产成本。
◆ 抑制电压波动和闪变
电压波动和闪变主要是负荷的急剧变化引起的。负荷的急剧变化会导致负荷电流产生对应的剧烈波动,剧烈波动的电流使系统电压损耗快速变化,从而引起受电端电网电压闪变。引起电压闪变的典型负荷有电弧炉、轧钢机、电力机车等。
SVG能够快速地提供变化的无功电流,以补偿负荷变化引起的电压波动和闪变现象。
◆ 抑制三相不平衡
配电网中存在着大量的三相不平衡负载,典型的如电力机车牵引负荷和交流电弧炉等。同时,线路、变压器等输配电设备三相阻抗的不平衡也会导致电压不平衡问题的产生。
  SVG能够快速地补偿由于负载不平衡所产生的负序电流,始终保证流入电网的三相电流平衡,大大提高供用电的电能质量。
应用领域
1.提升机、轧机等重工业场合
提升机和轧机属于典型的冲击性负荷,主要存在于各矿业生产场合和冶金行业,对电网有如下影响:
(1)无功冲击较大,造成电网电压波动,严重时干扰其它设备的运行,降低生产效率;
(2)功率因数低,每月需要交纳大量的无功罚款;
(3)部分装置产生谐波,危害电网的安全。
(4)选用静止无功发生器可随负荷无功的波动连续补偿无功功率,提高功率因数,消除罚款,提高设备运行的可靠性。
2.钻井供电系统
钻井供电系统主要负荷为较车、转盘、泥浆泵等,由于钻井工况的特殊性,该系统属典型的冲击性负荷,对电网影响较大,如无功冲击大,功率因数低;谐波电流大;电压波动严重,电压畸变率高,影响控制系统、PLC、录井仪等设备供电。安装静止无功发生器可解决钻进供电系统电压波动严重,电压畸变率高的问题,消除对控制系统、PLC、录井仪的不良影响。
3.电气化铁路及轨道交通
高速铁路及轨道交通供电系统使用了大量电缆进行电力传输,对电网存在以下威胁:
(1)产生大量容性无功,功率因数低;
(2)抬高线路末端电压;
(3)存在与系统谐振的可能;
(4)使用静止无功发生器可有效的解决上述问题,提高电气化铁路和轨道交能系统供电的可靠性。

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