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XCQ-SVG静止型无功发生器成套装置

XCQ-SVG静止型无功发生器成套装置

一、简介

    XCQ-SVG静止无功发生器(Static Var Generator),它的主体是一个电压源型逆变器,通过电抗器并联接入电网。电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分,其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成,将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压,再适当控制逆变器的输出电压,就可以灵活地改变其运行工况,使其处于容性、感性或零负荷状态。

    SVG与静止无功补偿器(SVC)相比,静止无功发生器响应速度更快,谐波电流更少,而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。伴随静止无功发生器的技术成熟和成本降低,已逐步成为补偿领域重要的技术手段

    XCQ-SVG静止型无功发生器成套装置广泛应用于石油化工、冶金、电力、煤炭、电气化铁路、风电厂以及其他具有或者靠近冲击性负荷和大容量电动机的工业领域,应用的主要负荷如:轧机、电弧炉、风电场、电力机车、提升机等,可以在节能降耗、提高电网安全性和稳定性、提高电网功率因数、改善电能质量等方面发挥重要作用。

二、SVG基本原理

    SVG(static Var generator)是新一代的动态无功补偿产品,它将电压源型逆变器经过电抗器或者变压器并联在电网上,相当于一个可变的无功电流源,如下图所示:

    通过调节逆变器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的幅值和相位,迅速吸收或者发出所需要的无功功率,实现快速动态调节无功的目的,其原理框图如下图表所示:

运行模式

波形和相量图

说明

空载运行模式

UI=US,IL=0,SVG 不吸发无功

容性运行模式

UI>US,IL为超前的电流,其幅值可能通过调节UI来连续控制,从而连续调节SVG发出的无功。

感性运行模式

UIS,IL为滞后的电流,此时SVG吸收的无功可以连续控制。

 

三、无功补偿原理

    SVG通过检测电网电流超前或滞后电压的状态来判断电网处于感性或容性,发出与电网同频率并相反的无功电流与之抵消;即当电网处于感性时,发出容性无功,当电网处于容性时,发出感性无功,从而达到补偿无功的目的。

四、电压波动和闪变抑制原理

    SVG通过对电网即时跟踪,对系统中电网波动和闪变做相应控制。当电网发生单相或三相骤升、骤降等问题,骤升在额定的110%以内,骤降在额定50%以内,宽度在2S以内时,可以通过发出感性或容性无功,增大电网容量,有效抑制电网闪变,阻尼电网谐振,从而达到稳定电网的目的。

五、SVG组成

1、控制单元,为全数字信号控制装置,内置主控板、端子板、光纤扩展板、采样板、ACDC电源等。主控单元可实现SVG的闭环控制、快速保护及网络通讯等控制功能。
2、功率模块,功率单元板接收主控单元发来的控制信号,经过解码生成触发脉冲控制IGBT的开通与关断,产生预期的补偿电流;功率单元板同时还有直流侧电压检测、故障检测以及通讯功能等;IGBT选用日本富士原装进口。
3、功率模块断路器,是连接功率单元与主回路的开关,用以隔离保护功率单元
4、预充电回路,是用来给系统充电并抑制电压冲击。充电电阻用来限制设备合闸瞬间初始电流,充电完成后,合上断路器即可。
5、滤波电抗:三相电抗器串联在 SVG功率单元输出侧,用来抑制 IGBT开关谐波。
6、散热系统,包括风机、散热风道等,主要用于SVG运行时散热。。

六、技术参数

◆ 电压等级:低压系列(并式)200V~600V
            高压系列(并式升压)3kV~6kV
◆ 补偿范围:容性至感性柔性补偿
◆ 容量范围:几十千乏到几十兆乏;
◆ 工作频率:50Hz±5%
◆ 过载电流倍数:1.2倍
◆ 线制:三相三线/三相四线
◆ 工作环境温度:-30~50℃(40℃以上需降额)
◆ 运行环境湿度:<95%,无凝露
◆ 冷却方式:强迫风冷
◆ 防护等级:IP21/IP20
◆ 工作海拔:2000米以下
◆ 响应时间:<3ms
◆ 补偿率:大于97%

七、SVG接入方式

1、低压系列SVG接入系统方式:并联于系统中,自身故障不影响系统运行。

2、高压并式SVG接入系统方式:通过变压器升压接入电网,维护操作安全性高。


八、设备型号说明

例如:XCQ-SVG06-400FTUN 为600V  400kvar 1.1Un接变压器上进线型三相四线制SVG。

设备选型需要了解以下内容:1、电网电压;2、补偿容量;3、进线方式;4、线制。

九、SVG应用领域:

1、轧机、电弧炉、电气化牵引站等大型负荷专项补偿。
2、功率因数低区域用电系统,例如工厂、生产企业等;
3、使用大功率非线性负载、冲击性负载(例如气泵等)的生产企业;
4、用电恶劣的边远地区,例如农村、山区、风电场等;
5、使用特殊交流电压的电解工业领域;
6、对电网质量要求高的用电系统,例如医院等;
7、需要对无功和谐波进行综合补偿的用电系统;

十、XCQ-SVG产品特点

    XCQ-SVG系列静止无功发生器可以灵活设置,性能优越,具有响应速度快、安装和操作容易、维护简单,并且补偿性能不受系统参数影响,是最理想的无功补偿产品之一。装置采用高性能控制芯片和全控型电力电子器件,采用国际先进的控制理论和全数字控制方法,实时检测电网中电流,快速分离出无功电流分量,并根据无功电流的大小产生控制指令,实时将大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网中,实现瞬时抵消无功电流。XCQ-SVG可提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网的功率因数和实现动态无功补偿。
◆ 响应速度快,响应时间小于3ms;
◆ 并式SVG采用模块化设计,损坏模块不影响完好模块运行,可带点更换,可靠性极高;
◆ 稳定电压,吸收闪变;
◆ 独特纹波自消除技术,自身纹波极小;
◆ 稳定可靠性高,设计寿命20年;
◆ 功率密度高、占地面积小;
◆ 增加电网容量,降低损耗,净化电网。
十一、节能及综合效益
1、提供高精度实时精确补偿(响应速度2 ms),避免无源补偿装置(响应速度30ms以上)的过补和欠补现象。
2、提高用户功率因数,使功率因数达到和超过国标要求(0.9~0.99),避免供电局罚款,;
3、减轻变压器、电缆负担,降低输电损耗,体现显著节能效益。降低变压器和电缆温升,延长使用寿命;
4、提供负载所需无功功率(连续输出感性到容性无功),特别是设备启动过程或冲击性负载所需大量无功,间接增大电网容量,使设备稳定运行更有保障;
5、避免无源补偿装置易产生的谐振,大大降低谐振事故风险;
6、避免传统电容所受的谐波损害,无易损件,寿命长达20年,免维护,大大降低运维成本。

十二、SVG治理方案与其他治理方案对比

 

XCQ-SVG(静止无功发生器)

SVC(静止无功补偿器)

无功补偿能力

从额定容性至额定感性,无级调节。额定范围内,补偿功率因数大于等于0.99

在容性范围内调节,通常由于所配置的可调并联电抗器容量的限制,只能在电容器补偿容量的40%~100%范围内进行调节

响应时间

响应时间快,≤1.5ms

响应时间较长,一般≥30ms

运行损耗

SVG根据系统实际需要的容量进行输出,损耗较小,≤2%

由于装置中存在电容补偿支路和可调并联电抗器两个部分,因此正常工作时损耗很大,一般大于装机容量的2%

谐波治理能力

自身不输出谐波,也不会放大系统谐波

可调并联电抗器工作时会产生大量谐波,严重污染电网

三相不平衡治理

三相交流电通过直流侧连接,可以调配功率,三相不平衡治理能力较强

基本无此功能

安装空间

功率密度高,体积小

装置中可调并联电抗器的尺寸很大,且重量较重(一般≥1吨),安装空间大

现场安装

补偿单元全部在厂内组装后整柜进行发货,货到现场后可直接投运

由于装置中的并联电抗器很重,需要和柜体分开发货,到现场后还需进行安装,增加现场工作量

使用寿命

采用进口的电力电子元器件IGBT,无易损件,其使用寿命大于20年

采用电力电容容量会随使用时间而衰减,使用寿命为3~5年

试验

采用整柜发货,现场只需进行常规试验

并联电抗器和柜体分开发货,现场组装完毕后需进行整套完善的试验

可靠性

单元并联,互为备份,故障单元不影响整机运行,整机故障率低,可靠性高   

工作时会产生谐波,存在引起谐振危险

 
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