高压SVG在发电站的应用

高压SVG在发电站的应用摘要：高压SVG以其快速的武功响应特性，显著的无功补偿效果以及广泛的适用性，成为发电站无功补偿技改工程的首选。为了今后其它发电站进行无功补偿技术改造，并使无功补偿后的高压发电机和高压SVG能够安全、稳定、高效的运行，有必要对高压SVG改造工程实践中一些经验进行总结，以便作为借鉴。关键词：发电站高压SVG无功补偿一、引言本文以北京三得普华科技有限责任公司生产的高压SVG在特变电工沈阳变压器集团有限公司的应用为例，分别对发电站应用高压SVG前后的运行工况、基本原理及注意事项进行阐述，进而说明，采用高压SVG对发电站进行无功补偿技术改造的应用方法。特变电工沈阳变压器集团有限公司是中国重大装备制造业核心骨干企业特变电工股份公司（证券代码：600089）全资子公司。该公司拥有中国变压器行业唯一国家工程实验室，是行业历史最长、规模最大、技术实力最强的骨干龙头企业，中国特高压、大容量、直流输电产品的重要研发基地，全面掌握火电、水电、核电产品核心技术。该公司先后荣获“全国五一劳动奖状”、“中国名牌”、“国家高新技术企业”等至高荣誉。被誉为国企改革的一面旗帜。目前，特变电工沈变未履约订单近百亿元，正在五年大发展基础上努力打造世界级企业。该公司的发电站每天都需要启动发电机对出厂的变压器进行测试。由于当时选择的6KV的电网容量偏小，而最大的1号发电机组为60MW，启动大电机时由于无功较大，导致10KV：6KV变压器的10KV侧电网电压降低，报警器装在10KV侧，如果10KV电压跌落太多，报警器动作，工厂某些装置会跳闸断电，影响生产。所以特变电工沈阳变压器集团有限公司采购北京三得普华科技责任有限公司的6kV高压SVG无功补偿偿成套设备，在大电机起动过程中稳定6kV电网电压，保证工厂的生产。二、高压SVG技术2.1高压SVG原理高压SVG的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，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无功电流，实现动态无功补偿的目的。下图为高压SVG的三种运行模式：高压SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿系统所需无功功率。由于SVG的响应速度极快，所以又称为静止同步补偿器（StaticSynchronousCompensator,简称STATCOM）。2.2高压SVG特点1、模块化。6KV的设备由24个单元组成，10KV的设备由36个单元组成，每个单元完全一样。2、冗余化。系统中有一组单元为备用单元，可随时替换故障单元。3、高可靠性。模块间互为备用，控制系统电源采用双电源供电。4、维护方便。设备单元可互换，单元可单独检修。5、低成本。采用算法控制单元直流电压，拿掉了输入侧隔离变压器，降低了成本。三、高压SVG方案实施3.1控制系统方案整套装置包括链式无功发生器、串联电抗器、断路器等组成，成套装置额定补偿容量为0—容性15MVar，连续快速可调，连接方式见下图：3.2改造要求高压SVG装置以6kV母线电压及无功功率作为控制目标，动态跟踪试验站不同型号、容量电机起动过程中的无功功率变化情况，并根据变化情况动态调节无功输出，实现试验站在任意电机起动过程中的任意时刻，6kV侧电压降落（有效值）≤7%、10kV侧电压降落（有效值）≤5%。在电动机起动完成后，6kV、10kV侧电压升高（有效值）≤2%。3.3高压SVG工作情况6KV电网IdIsIc1Ic2Ic3如上图所示，当电机不启动Id=0时，如果投入SVG+2组FC，则电容柜共输出6M容性无功，SVG产生6M感性无功，使Is=Ic1+Ic2。SVG+电容的总的输出无功为0，对6KV电网不产生影响。6KV电网IdIsIc1Ic2Ic3如上图所示，当电机启动时，如果投入SVG+3组FC，则电容柜共输出9M容性无功，SVG产生6M容性无功，使Id=Is+Ic1+Ic2。SVG+电容的总的输出无功为15MVar，对6KV电网进行补偿。3.4高压SVG运行效果以前现场启动电机时电网数据10KV侧最高电压10KV侧最低电压电压变化率6KV侧最高电压6KV侧最低电压电压变化率10.269.1610.72%6.255.1018.40%采用SVG补偿后启动电机时电网数据10KV侧最高电压10KV侧最低电压电压变化率6KV侧最高电压6KV侧最低电压电压变化率10.059.386.67%6.055.459.91%从以上数据能看出，加入高压SVG补偿后，现场电网变化率大大降低。D±6MSVG3MFC3MFC3MFCD±6MSVG3MFC3MFC3MFC四、各种参数4.1环境条件。1）极端最高温度40℃2）极端最低温度-5℃3）历年平均气温8.3℃4）相对湿度：40%5）地震烈度7度6）海拔≤1000米4.2主变低压侧系统概况1）系统电压6kV2）系统最高电压6.23kV3）系统额定频率50Hz4）6kV系统短路容量50MVA4.3高压SVG参数1）额定交流电压6kV2）额定输出电流600A3）额定频率50Hz4）控制电源220V5)额定功率±6Mvar6）无功输出响应速度3ms-20ms五、结语SVG装置能动态跟踪电网无功变化，自动调节无功，提高电网功率因数，由于装置的器件为快速响应器件，响应时间为ms级，能快速跟上电机启动速度。SVG能快速提供无功，能稳定电网电压，减少电网线损，提高电网稳定性，增加电网输电能力，平衡三相电网，消除启动电机时的无功冲击，滤除谐波。高压SVG在发电站等瞬时无功变化的领域内有很广阔的应用前景。目前公司高压SVG装置还有很多可以优化完善的环节，还不能完全满足各种现场需求。但是相信在公司各位同事的共同努力下，公司高压SVG装置能越做越好，越做越精，最终能满足客户的各种需求。相信公司能在各位同事的共同努力上步入新的台阶。