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SVG动态无功补偿解析

2017-09-01 11:02:39 电力工程技术

摘要:SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式,SVG有着无可比拟的优势。

一、SVG无功补偿简述

SVG是典型的电力电子设备,由三个基本功能模块构成:检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为由外部CT检测系统的电流信息,然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等;然后由控制器给出补偿的驱动信号,最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。


SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件(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。迅速吸收或者发出所需的无功功率,实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置,不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流,而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。


二、SVG原理分析

SVG 装置的主电路采用链式逆变器拓扑结构,Y 形连接,10kV 装置每相由 12 个功率单元串联组成,运行方式为 N+1 模式。

2.1SVG 装置的连接原理图:


2.2 10kV 装置的电气原理图


三、SVG的组成



3.1控制柜

控制柜由控制器、显示操作面板、控制电源、继电器、空气开关等部分组成。

控制电源提供了 DC24V 和 DC5V 电源系统,为控制器和继电器操作供电。

显示面板包括了液晶屏显示和信号指示灯。具体。

操作部分包括启机按钮、停机按钮和复位按钮。


3.2空气开关功能


3.3控制器

控制器由一台 PLC 模块、一个 触摸屏、一台 QCON,主控制器及远程监控计算机组成,QCON 主控制器安装在一个标准6U 机箱内。


3.4功率柜

功率柜的主要组件是功率单元(又称为链节)。


电子旁路回路采用进口 IGBT 器件,动作迅速且可靠,保证了功率模块发生故障情况下,控制器可以在 1ms 时间内将故障模块可靠旁路。

功率模块的控制器,除了采样回路、保护回路和输出驱动回路外,几乎所有的逻辑和通讯处理均采用大规模 FPGA 芯片完成,智能化的设计使得硬件设计简单,软件设计灵活,便于以后的功能修改和升级,而且可靠性高,受功率器件的干扰小。

模块的外部接口只有 2 个电压输出端子和 4 个光纤端子。

3.5启动柜

启动柜由启动开关、充电电阻等几个部分组成。SVG 装置的启动方式设计为自励启动。在主开关合闸后,系统电压通过充电电阻对功率单元的直流电容进行充电,当充电电压达到额定值的 80%后,控制系统闭合启动开关,将充电电阻旁路。


3.6连接电抗器

装置的输出通过连接电抗器并联到系统侧


3.7冷却系统

冷却系统分为风冷和水冷两种方式。风冷系统由散热风机和控制电路组成。



3.8控制面板

SVG装置的运行状态

SVG 装置带电时,运行在五种工作状态:待机、充电、运行、跳闸、放电。各状态说明和转换关系如下:

1) 待机状态

装置上电后立即进入待机状态,然后进行自检。若无任何故障且状态正常,则点亮就绪灯。若在就绪情况下收到用户启机命令,则闭合主断路器。主断路器闭合后即转入充电状态。


2) 充电状态

表示装置的直流电容正在充电,由于装置为自励启动,主断路器闭合即表示装置已经进入了充电状态。若在主断路器闭合后直流电压充电到超过直流设定值,则自动闭合启动开关以短路充电电阻,启动开关闭合后延时 10s 自动转入并网运行状态。

3) 运行状态

表示装置处于并网运行的工作状态,可以在各种控制方式下输出电流,达到补偿无功、负序或谐波的效果。若在此过程中出现报警,报警指示灯亮,不影响装置正常运行;若在此过程中出现过流、同步丢失等可恢复故障,装置将闭锁,待手动或自动复位消除故障后,装置将重新解锁运行;若在此过程中出现严重故障或收到停机命令,装置将发跳闸命令,并转到跳闸状态。

4) 跳闸状态

表示装置正在执行跳闸指令。一进入跳闸状态,装置就立刻发跳闸命令。检测到主断路器断开后进入放电状态。

5) 放电状态

表示装置正在放电。主断路器断开后,直流电容将缓慢下降直至为 0。该状态时持续 10s 后装置自动转入待机状态。注意,功率单元完全放电需要时间,停机后要等待 15分钟后再对功率柜进行操作。

四、SVG的操作顺序

操作顺序是:先给二次控制系统上电,控制系统根据检测到的各种状态量判状态,若装置正常,则复位后充电指示灯点亮。在装置就绪的情况下才能上电运行。


上下电顺序应遵循启机时先开控制电再上高压电,关机时先断高压电然后断控制电。

动态无功补偿及有源谐波治理装置为高压设备,操作时必需有高压意识,严格遵守操作规程。

动态补偿装置中的有关参数出厂时已经设置完毕(依据是用户提供和实际应用场合的有关参数),如果对装置和负荷系统没有足够的了解,请不要随意更改参数,否则可能会给系统带来不必要的麻烦,甚至重大损失。


正常运行时,不可以随意按动键盘或者前面的操作按钮,否则可能引起系统误动。

本装置的启动柜、功率柜均属高压危险区域,在高压通电情况下绝对不能打开柜门进行作业


五、SVG的日常维护

经常检查室内温度,通风情况,注意室内温度不应超过40度。

保持室内清洁卫生。

经常检查RSVG是否有异常响声,振动及异味。


经常检查所有电力电缆、控制电缆有无损伤,电力电缆冷压端子是否松动,高压绝缘热缩管是否松动。

建议RSVG投入运行第一个月内,将变压器所有进出线电缆、功率单元进出线电缆紧固一遍,以后每半年紧固一遍,并用吸尘器清楚柜内灰尘。

5.1SVG定期保养



5.2事故分析



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