SVG产品说明书.doc

SVG高压动态无功发生与滤波器使用说明书#1 概述部分1.1电网质量的现状及危害在电力系统中，由于大量电动机负荷和其它用电设备的投入，造成电网供电质量下降，即功率因数较低、电压波动较大近年来由于变频器和整流设备等电力电子设备的广泛使用，使得电网受到严重的谐波污染在工业负荷发达的电网，日耗电量巨大，负荷呈非线性和冲击性，引发了多种电能质量问题，主要包括功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动电能质量问题概括如下：1、电网的功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产率2、传动设备的频繁起动造成了无功冲击，引起电网电压降低、电压波动和电压闪变，严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至影响生产3、由于变频器等电力电子设备的使用，产生高次谐波电流，导致电网电压和电流畸变；电压和电流谐波对电网和用电设备产生以下恶劣后果：•谐波会导致保护及安全自动装置误动作，影响生产• 谐波导致电容器组谐波电流放大，使电容器过负荷或过电压，甚至烧毁•谐波会增加变电器损耗，引起变压器发热•谐波导致电力设备发热，增加损耗；电机力矩不稳甚至损坏，降低生产率•谐波会加速变压器和其它电力设备的绝缘老化• 谐波会干扰通讯信号，严重时使通讯无法正常运行，严重影响生产4、导致电网三相不平衡，产生负序电流使电机转子发生振动。

综上所述，电网的谐波和无功问题日益突出，整个供配电系统的安全运行存在较大的隐患因此，世界各国电力系统近年来纷纷采用了动态无功补偿装置和谐波治理装置来提高电网的电能质量，同时，由于电能质量的提高，也使电力系统和工矿企业获得了丰厚的回报1.2谐波的定义国际电工标准给出的谐波定义为：谐波是频率为基波频率整数倍的正弦波谐波是由非线性元件或非线性负荷产生的，相对于系统而言可称其为谐波源，对于补偿装置，我们称其为谐波负荷电力系统中常见的非线性负荷有：大功率换流设备，电力机车如电气化铁路、市内电车等，电弧炉、电弧焊机和日光灯等含有电弧的设备，电力变压器、铁心电抗器等含有磁饱和特性的设备1.3谐波解决方案目前，解决谐波“污染”的主要途径是对谐波进行补偿，而高压谐波补偿的一个重要方式是采用动态滤波器（SVG）动态滤波器是一种电力电子装置，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流相反的补偿电流，从而使电网中只含有基波电流这种滤波器补偿特性不受电网阻抗的影响，而且可以对频率和幅值都随时间变化的“准”谐波进行补偿，因而受到广泛的重视我们研制的动态无功发生及滤波器，不仅能吸收大容量的无功功率，提高功率因数，而且能够吸收任意次的谐波，满足国际要求。

目前，这种装置是防止电网“污染”，提高电能质量，节约电能理想设备我们采取的对策是一种基于波形的补偿原理，对各种不同的负荷特性进行统一的综合补偿也就是说将无功、谐波和负序看作一个“畸变波形”分量，统一进行补偿2 产品介绍部分2.1SVG系列动态无功发生器型号说明补偿容量（KVR）设计序列号电压等级（kV）辅助代号高压动态无功发生及滤波器2.2SVG主要产品功能1）功率因数动态补偿，降低线损，节能降耗配电系统中的大量负荷，如异步电动机、感应电炉以及大容量整流设备、电力机车等，在运行中都能表现为感性，需要消耗大量的无功，增加了供电线路上的电能损失，降低了电压质量，同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率；对于电力用户而言，低功率因数会增加电费支出，增加变压器损耗，加大生产成本SVG可跟随负荷无功的变化，实现无功功率的动态补偿，使线路损耗降到最低，并且充分提高了发、输、供电设备的利用率2）谐波动态补偿，改善电能质量，节能降耗非线性负荷在在产生冲击性无功功率的同时，常常对公用电网注入大量谐波并联电容补偿可以降低线损提高供电电压质量，但并联电容不能适用冲击性无功功率的动态补偿，而且电容器的广泛应用又使谐波放大现象更加普遍，加剧了谐波的影响并恶化了电能质量、又增加了电能损耗°SVG采用以IGBT技术为代表的有源滤波技术，响应速度快、可靠性高、动态跟踪补偿基波无功及各次谐波，SVG具备滤波性能不受系统参数变化的影响、无谐波放大危险等突出优点，是动态无功补偿和谐波治理的首选节能解决方案。

3）输电系统稳定控制，提高线路传输容量在长距离输电线路中点安装SVG装置，不但可以在正常状态下补偿线路的无功功率，而且可以在系统故障情况下，提供及时快速的无功调节，阻尼系统震荡，提高输电系统稳定性，从而有效提高线路输电容量4) 维持负荷端电压，加强系统电压稳定性对于负荷中心，由于负荷容量大，而且有没有大型无功电源支撑，因此容易造成电压偏低甚至电压崩溃的稳定事故SVG具有的快速调节无功功率的功能可以有效维持负荷侧电压，提高供电系统的电压稳定性5) 电压波动与闪变抑制非线性负荷，如电弧炉、轧钢机、电气化铁路等，负荷的快速变化引起电压波动和闪变，不能满足用户对电压质量的要求，会导致设备运行性能不良，出现过电流、过热，保护装置误动及设备烧坏等事故，并且设备性能、生产效率和产品质量都将受到影响电压波动和闪变对安全生产及人体健康都是极为不利的SVG的快速响应使其特别适合于电压波动和闪变的抑制，国际大电网(CRGRE)也将其推荐为如电弧炉等快速波动负荷引起的电压波动和闪变抑制的首选方案6) 不对称负荷平衡补偿三相电压不平衡对用户的用电设备和电网的输变电设备造成很大危害：导致中性点形成较高对地电压，使电子设备积累大量的静电而造成致命的损坏；负序电流会造成变压器损耗加大，造成变压器发热，有效输出容量减小；三相不平衡运行，将增加输配电线路的损耗。

2.3SVG主要产品特点＞响应时间快受电容器放电时间及机械投切装置的蓄能所限制，自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟至数分钟；SVC的响应时间约为20~100ms；SVG装置补偿响应时间可达5ms以内，真正实现动态补偿抑制电压闪变或跌落SVG装置可以有效的抑制电压闪变或跌落＞连续补偿，功率因数可连续动态控制＞不会产生谐波放大现象可应用于谐波问题较为突出的地方，如使用变频器、感应加热电源、可控电阻炉、电解电镀整流电源的配电系统中> 可以发出容性无功，也可产生感性无功既可用在感性负荷场合，还可用在容性负荷的场合，可以提高补偿效果，降低线路损耗>输出无功不受电网电压高低的影响而电容器投切型或SVC的无功均与电压平方成正比，电压低时，无功输出大幅下降一般情况下，电容器型补偿装置的利用率只有60%〜80%，而SVG为100%>必要时可同时对谐波和无功功率进行补偿> 采用H桥级联多电平电路架构，直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV采用了N+1或N+2冗余结构，当一个H桥链节损坏后，装置仍可继续满负荷运行，装置自身运行可靠性极高> SVG装置接入电网，采用LCL结构，与传统的采用单个电抗器直接接入电网相比，具有以下优点：适应于任何现场电网系统阻抗，不会发生谐振，保证装置的可靠性和安全性；SVG工作时，IGBT高频开关产生的高次谐波不注入电网；补偿无功和滤除谐波的效果更好。

> SVG的控制系统采用大规模可编程逻辑阵列（FPGA）进行集中控制，（FPGA）时钟频率根据需要最高可到200MHz，内部有84个硬件DSP数字信号处理器单元，180万逻辑门，因此擅长于进行数字信号处理该控制系统计算能力强，响应速度快，因此可采用更高级的控制算法，进而大大提升SVG的性能>采用新型的控制算法和调制方式，并结合控制系统的超强计算能力，使SVG装置滤除谐波的能力大大增强，可滤除30次以内所有谐波，滤波效率达97%以上> 高安全性：SVG设计上遵循高压国家强制规范，高压主回路与控制回路之间光纤连接，安全可靠；>完善的保护和故障报警设计：SVG设置有完备的系统保护功能和功率单元保护功能，各种保护动作后，能实现故障自动记录、事故记忆，故障记录能自动记录各种保护的动作类型、动作时间,可以帮助技术人员分析故障原因，并进行故障定位；> 高灵活性：SVG通过PLC进行现场控制，可通过人机界面修改参数设置灵活改变控制方式，具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信；>安装、调试、维护方便：SVG功率单元按抽屉形式设计，功率单元与外接线采用接插件方式，无需人工接线，具有良好的互换性，方便更换。

3 外型尺寸部分装置型号电压等级额定容量外型尺寸SVG-2000/066kV2000kVar2400*2300*1200SVG-3000/066kV3000kVar2700*2300*1200SVG-4000/066kV4000kVar3000*2300*1200SVG-5000/066kV5000kVar3300*2300*1200SVG-6000/066kV6000kVar3600*2300*1200SVG-2000/1010kV2000kVar2800*2300*1200SVG-4000/1010kV4000kVar3500*2300*1200SVG-6000/1010kV6000kVar4100*2300*1200SVG-8000/1010kV8000kVar4700*2300*1200SVG-10000/1010kV10000kVar6200*2300*1200SVG-12000/1010kV12000kVar7100*2300*12001、上表中的外型尺寸包含功率单元柜、控制柜二套柜体，不包含进线电抗器柜，柜体总体高度不包含底部基座槽钢(100mm)和柜顶散热风机(286~361mm)的尺寸；2、电抗器柜以电抗器的尺寸为准，以上设备尺寸如有变动，恕不另行通知。

图1SVG室内放置尺寸#4 工作原理部分4.1SVG动态无功发生及滤波器的工作原理：SVG动态无功发生及滤波器采用与系统并联的方式，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现滤除谐波、动态补偿无功的功能如图2所示为SVG动态无功发生及滤波器的系统原理图，SVG实际上可以称为任意波形发生器，或者可称为可控非线性元件有源滤波器可以对任意无功及谐波电流进行补偿图2SVG原理框图图3SVG主电路原理图如图3所示，SVG的主电路主要包括控制系统、IGBT功率单元和电抗器部分通过对功率单元的控制，可以调节功率单元的输出电压，进而调节电抗器上的电流，使SVG吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的；同时使SVG产生指定的谐波来补偿负荷中的电流谐波，实现谐波补偿的目的SVG级联多电平变流器SVG级联多电平变流器通过将多个低压功率单元的输出叠加起来得到接近正弦的高压波形功率单元如图4所示是改进优化后的标准单相低压PWM（脉宽调制）逆变器图4标准单相低压PWM（脉宽调制）逆变器结构所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令。

这些指令通过光纤传输以保证高压与低压隔离由图5图6可以看到，传统的两电平电压源型变流器通过输出占空比经调制的正向电压和反向电压方波来获得一段时间内对正弦波形的平均近似这种方式必然意味着高谐波分量和较高的高频噪声由于这种变流器要求功率器件开断频率要数十倍于50Hz基频，随之带来对功率器件品质的高要求和较高的开断损耗而多电平级联式电压源型变流器可以以低得多的器件开断频率，获得非。