高压静止型动态无功补偿装置

Page1电能质量问题及SVC/SVG组成1SVC/SVG主要应用领域2ZG-dSVC技术方案3ZG-dSVG技术方案45工程案例介绍高压静止型动态无功补偿装置Page21.1有功、无功、视在功率基本概念杯子=变压器（VA）啤酒=有功功率（W）泡沫=无功功率（var）啤酒瓶=发电厂（电网）有功功率（P）：做功消耗，产生经济效益。无功功率(Q)：负载建立磁场作为交换能量使用（必须存在）。电能控制产品的作用：SVC/SVG其中一个重要目的就是解决杯子中的泡沫问题，让杯子能装更多的啤酒。如果不解决泡沫问题，杯子的利用率就会降低，供电公司收取的基本电费就是按照杯子的容量计算。这几个参数的关系可以用勾股定理来计算Page31.2当前电网面临的威胁Page41.3电力系统谐波广义：电力系统中除基波(50Hz)外，任一周期性的交变分量，皆称为谐波。狭义：谐波为一周期性的正弦分量，其频率为基波频率的整数倍。常谐波：指50Hz整倍数的交变分量。间谐波：大于1且非整数倍的谐波（分数谐波）次谐波：低于工频的间谐波。短时间谐波：持续冲击低于2秒，两次冲击间隔大于30秒基波与3次谐波叠加后产生的畸变波形。Page51.4电能质量衡量指标其它对投诉的反应速度电力价目透明度（服务质量）暂态稳态非技术性指标电压暂降电压暂升瞬态过电压暂时过电压脉冲三相电压允许不平衡度电压允许偏差频率允许偏差技术性指标公用电网的谐波电压波动与闪变电能质量衡量指标Page6《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325-2008)《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-2008)《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-2008)《电能质量电压波动和闪变》(GB12326-2008)《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)《电能质量暂时过电压和瞬时过电压》(GB/T18481-01)《电能质量监测设备通用要求》(GB/T18481-2005)1.5现行的相关国家标准电能质量是多指标的有机综合，现行标准只能确定供电合格与否，不能衡定质量的好坏。Page71.6SVC如何滤波？工频：50HZ3次谐波：150HZ5次谐波：250HZ7次谐波：350HZPage8备注：1、风电市场补偿容量基本按照风力发电机安装容量的15%~30%左右。例如：49.5MW风电场补偿容量基本为8M~15M之间。2、冶金按照电弧炉按照炉变的60%~110%左右计算补偿容量。轧机、中频炉按照主变压器的30%~50%计算补偿容量。3、煤炭按照主变的30%~50%计算补偿容量。1.7SVC\SVG补偿容量估算SVG\SVC应用行业行业主要负载电压等级补偿容量冶金电弧炉、中频炉、轧机6-35kV10M-200M风电风力发电机10-35kV5M-15M煤炭煤矿提升机、直流电机6-10kV2M-10MPage9SVG与Zinvert柜体组成比较序号SVG组成变频器组成1进线柜进线柜2启动柜变压器柜3功率单元柜功率单元柜4控制屏柜控制屏柜备注：1、SVG启动柜包含真空接触器、连接电抗器。2、变频分自动、手动，SVG标准配置为自动。1.8SVG与变频器组成比较Page10序号名称规格型号单位数量报价制造厂单价总价135kV动态无功补偿装置ZG-dSVG-5000/35套1智光电气包含SVG进线柜ZG-SVG-JX-5000/35套1智光电气SVG启动柜ZG-SVG-QD-5000/35套1智光电气SVG功率单元柜ZG-SVG-GL-5000/35套1智光电气SVG控制屏ZG-SVG-KZ-5000/35套1智光电气SVG变压器S11-5000KVA台1衡阳特变山东达驰2FC滤波部分ZG-FC-5000/35套1智光电气包含电容器成套装置补偿容量：5000kvar串联电抗器，干式空芯CKSCKL-35套1智光电气并联电容器BAM-1W套1赛晶/上电电容器组框架含热镀锌骨架、防污绝缘子、母排、氧化锌避雷器、金具等套1智光电气合计6kV\10kV系统不需要变压器1.9SVG组成明细Page11序号名称规格型号单位数量报价制造厂单价总价1TCR部分ZG-TCR-5000/35套1智光电气包含SVC高压阀组ZG-dSVC-5000/35-I套1智光电气TCR相控电抗器BKDCKL-35套1智光电气SVC控制系统ZG-SVC-KZ套1智光电气2FC滤波部分ZG-FC-3000/35套1智光电气包含滤波成套装置H5安装容量：1500kvar滤波电抗器，干式空芯LKDCKL-35套1智光电气滤波电容器AAM-1W、内熔丝套1赛晶/上电电容器组框架含热镀锌骨架、防污绝缘子、母排、氧化锌避雷器、金具等套1智光电气滤波成套装置H7安装容量：1500kvar滤波电抗器、干式空芯LKDCKL-35套1智光电气滤波电容器AAM-1W套1赛晶/上电电容器组框架含热镀锌骨架、防污绝缘子、母排、氧化锌避雷器、金具等套1智光电气合计1571.10SVC组成明细Page12电能质量及谐波、功率因数1SVC/SVG主要应用领域2ZG-dSVC技术方案3ZG-dSVG技术方案45工程案例介绍Page13动态无功补偿（SVG/SVC）的作用SVG/SVC应用于输变电网主要功能:在系统发生故障或者突增负载时，动态提供电压支撑，稳定系统电压。SVC/SVGPage14SVG/SVC应用于配电网主要用于电能质量控制，通过动态无功快速补偿维持母线电压，有效抑制电压闪变或通过电流跟踪补偿实现对冲击型负载或者谐波源负载的实施动态补偿，提高功率因数。动态无功补偿（SVG/SVC）的作用Page15主要应用领域冶金：电弧炉、精炼炉、钢包炉、中频炉、轧机(SVC为主)有色金属及加工：中频炉、轧机、电弧炉、电镀、电解(SVC为主)新材料：矿热炉、电石炉轻工（制糖、造纸等）：变频器、轧机煤矿：提升机、变频器(SVG为主)风力发电：逆变器、并网需求(SVG为主)铁路：电气化铁路、城市轨道交通轮胎：密炼机其它……Page16典型案例--电弧炉交流电弧炉冶金行业的重要设备，利用电极电弧产生的高温熔炼金属存在的问题：1、工作状态不稳定；2、有功功率、无功功率大幅度波动；引起电压水平降低、电压波动和闪变；3、含有大量谐波（2、3、4、5、7次）；4、功率因数在0.1-0.9之间变化，平均功率因数较低；SVC/SVG治理效果：1、功率因数稳定在0.95以上，避免罚款；2、稳定电压，抑制电压闪变；滤除大部分谐波；Page17典型案例--轧机轧机一般由直流电机拖动，小容量为绕线式；存在的问题：1、向系统注入大量谐波，无功波动频繁；2、轧机属于非线性冲击负荷，过载倍数大；3、轧机咬钢时从系统吸收大量的无功，引起电压波动剧烈；4、平均功率因数为0.7左右，咬钢时功率因数只有0.3左右；SVC/SVG治理效果：1、滤除大部分谐波，提高供电系统稳定性；2、功率因数稳定在0.95以上，避免罚款；3、针对电压波动善变有非常好的治理效果；Page18典型案例--轧机谐波特性：6脉波与12脉波整流的谐波频谱图02468101214161857111317192325六脉冲十二脉冲主要谐波次数：Pn±1次特征谐波（n=1、2、3……）P---表示整流脉波数Page19典型案例--轧机轧机运行中电压的降落轧机运行中无功的冲击Page20矿井提升机提升机容量大，是典型的非线性冲击负荷，对电能质量污染严重。存在的问题：1、电流谐波大，功率因数低；2、电压波动频繁；SVC/SVG治理效果：1、节能效益非常可观；典型案例--煤炭矿井提升机Page21重点行业：煤炭选择的理由如下：1）相对来讲业绩多，今年就有运行业绩。2）容量偏小，相对来说运行稳定性高。3）市场容量不小于3个亿。4）通过沟通，了解公司内部可用资源，出业绩概率大。我部门配合完成以下工作：1）编写几个煤炭应用案例（要求：突出技术性能、使用前后对对比等），专注给用户提供完善的解决方案。2）挑选几个煤炭设计院进行会议技术交流、推广。3）针对煤炭行业编写产品技术差异化（优点放大原则）。煤炭市场Page22典型案例--风力发电风电发电风力资源的不稳定性和风电机组（主流：双馈式发电机）本身运行特性对电网运行电能质量产生的影响，如电压偏差、波动于闪变等；SVC/SVG治理效果1、补偿无功，稳定风电场并网节点电压，降低电网电压波动；2、满足风电场要求的硬性指标---低电压穿越（LVRT）功能；Page23风电场无功补偿发展趋势2008年以前：以TBB\FC及有载调压形式的补偿为主。补偿容量约主变的15%～30%。（改造中）2008～2010年：分别出现了TCR型SVC、MCR型SVC、SVG。2010～2011年：通过现场应用，MCR型SVC无法满足运行要求，逐步以TCR型SVC、SVG为主。2011年至今：风电场均以SVG为主要无功补偿设备。占90%Page24电能质量及谐波、功率因数1SVC/SVG主要应用领域2ZG-dSVC技术方案3ZG-dSVG技术方案45工程案例介绍Page25无功补偿的常见类型以TBB为代表以SVC为代表以SVG为代表Page26ZG-dSVC获得的专利及检验报告Page27SVC工作原理Page28SVC工作原理（续）QR—由TCR提供的可调无功功率；QC—由FC提供的固定无功功率；QL—负荷需要的可变无功功率；QN—由母线提供的稳定无功功率；当无功为正是表示感性无功，为负时表示容性无功。调节TCR部分晶闸管的导通角可实现QN=QR+QL-QC=常数（或者0），则能实现电网功率因数等于常数，这样电压几乎不波动。Page29SVC系统一次图SVC系统框图6kV：5级10kV:7级35kV:22级Page30SVC的组成阀组散热设备相控电抗器无源滤波器控制屏TCRFC控制系统Page31SVC的组成一次设备相控电抗器晶闸管阀组滤波电容器滤波电抗器避雷器隔离刀闸电压互感器电流互感器二次设备控制系统保护装置录波器水冷系统远方工作站Page32ZG-dSVC技术方案-控制系统核心控制器1）高性能的嵌入式平台双DSP+超大规模FPGA+双口RAM的构架平台，实现了SVC控制系统的三大功能：控制、监控、保护。系统的控制精度高、响应速度快、运行稳定可靠。2）完备的控制算法控制器集成了包括针对电压控制、无功功率控制、功率因数控制等多种控制方式，同时针对不用应用要求实现三相补偿或分相补偿，还能够开环、闭环方式或开环+闭环的控制方式，以实现开环抑制电压闪变，闭环保证控制精度的综合效果。Page33ZG-dSVC技术方案-控制系统阀基电子设备（VBE）控制器与阀组的接口设备，用超大规模FPGA为核心芯片，能够实现48路光纤的输入输出接口。独创的VBE与阀组一体化结构设计避免了大量光纤由一次现场拉到控制室；光纤配线可在工厂完成，有利于现场安装和运行维护；Page34ZG-dSVC技术方案-阀组水冷冷却小贴士：6kV：容量在8Mvar以上采用水冷系统10kV：容量在15Mvar以上采用水冷系统35kV容量在20Mvar以上采用水冷系统串联水路：多应用于35kV系统并联水路：多应用于6、10kV系统Page35注意：热管中的水会因为内部低压而在100℃以下就沸腾蒸发。水蒸汽流热量输入液态水蒸发液体由于重力或吸附力回流水蒸汽冷凝热量散失ZG-dSVC技术方案-阀组热管冷却Page36人机界面触摸屏框架，图形化、模块化操作界面，方便运行维护实现了SVC信息集成，精确记录系统运行状况，方便进行事故分析。还具有谐波监视功能，能够直观显现SVC对系统无功补偿、功率因数变化、谐波滤除的效果。ZG-dSVC技术方案-控制系统Page371)阀组保护阀组保护有BOD动作保护、同步信号保护、丢脉冲保护、误触发保护、TE板故障保护、晶闸管故障保护等，并根据故障的类型和程度发出报警或闭锁跳闸动作2)相控电抗器保护速断保护、限时过电流保护、过载保护、母线过压保