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SVG静止无功发生器

TIME:2019-12-19   click:

  SVG静止无功发生器_信息与通信_工程科技_专业资料。经过了两代无功补偿设备后,我们迎来了第三代无功补偿装置SVG。

  静止无功发生器 Static Var Generator (SVG) SVG 的主要功能 ◆补偿无功功率,提高功率因数,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▲★-●整流设备等,在运行中都表现 为感性,在实现有功电能转换的同时,也会消耗大量▲=○▼的无功;同时,输配电网络中的变压器、 线路等的阻抗也表现为感性,在流过电流的时候也会消耗无功,导致系统功率因数降低。 对于系统而言,负荷的低功率因数,会增加供电线路上的电能损失和电压损失,降低了电压 质量,同时,无功电流也会降低发、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,加大生产成本。 ◆抑制电压波动和闪变 电压波动和闪变主要是由于负荷急剧变动引起的。负荷的急剧变动使系统的电压损耗也应快 速变化,从而使电气设备的端电压出现波动现象。电压波动主要是由冲击性的非线性负载的 快速变化引起的,典型的非线性负载如电弧炉、轧钢机、电气化铁路等。 当电压变化超过允许值时,就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、保护装置误动作及设◁☆●•○△备烧坏等到事故,并且设备性能、生产效率和产品 质量都将受到影响。其不良影响包括:影响产品质量、影响设备使用寿命、造成照明光通量 的变化,总之,电压波动和闪变对安全生产及人体健康都是▷•●极为不利的。 ◆抑制三相不平衡 配电网中存在着大量的三相不平衡负载,典型的如电气化铁路牵引负荷和交流电弧炉等。这 类负荷在接入电网后会向系统注入□◁大量的谐波电流,导致系统三相电压不平衡;同时,线路、 变压器等输变电设备三相阻抗的不平衡也会导致电压不平衡问题的产生。 三相电压不平衡会对负荷和电网▪▲□◁元器件造成很大的危害。不平衡电压会导致中心点形成较高▼▲ 对地电压,从而使电子设备积累大量的静电,对电子设备造成致命的损坏;负序电流会造成 变压器内部磁旋涡,使铁损加大,造成变压器发热,有效容量减小;同时三相负载不平衡运 行,将增▪…□▷▷•加输配电线路的损耗。 ◆提高线路输电稳定性 在长距离输电线路的中点安装 SVG 装置, 不但可以在正常的运行状态下补偿 线路的无功损耗,抬高线路电压,提高有效输电容量,而且可以在系统故障 情况下,提供及时无功调节,阻尼系统振荡,提高输电系统稳定性。 ◆维持负荷○▲-•■□端电压,加强系统电压稳定性 对于负荷中心而言,由于负载容量大,而又没有大型电源支撑,因此容易造 成电压偏低甚至发生电压崩溃的稳定事故。 SVG 具有的快速调节无功的功 而 能可以维持负荷侧电压,提高负荷供电系统的电压稳定性。 SVG 的应用场合 ◆大型负荷的专项补偿 典型的负荷就是在钢铁生产中用的电弧炉、轧钢机以及电气化铁路牵引站 等。这类装置的特点是用电容量大,对系统产生的冲击大且复杂,不但能耗 很大,而且对电网造成的冲击和电能质量问题也很大。因此,针对这类负荷 进行专项补偿也是综合动态无功补偿的重要目标之一, 其节能和提高电能质 量效果明显。 ◆大工业用户的综合补偿 高耗能的工业负荷在我国总用电负荷中占了大头, 如钢铁冶金、 石油化工等。 这些大工业用户的用电往往自成系统,只在公共连接点(PCC)与公用电网互 联。而供电部门对于这些大用户有部分技术指标的约束,最典型的就是功率 因数。因此,这些大用户需要对自已内部的电网进行综合无功补偿,一方面 可以达到电力系统对其的要求, 另一方面自身的内部电网也可以起到降耗调 压的作用。 ◆电力系统的变电站 我国电网目前使用得最为广泛的补偿装置是机械投切的并联电容器组, 为满 足调压和降低线损▽•●◆的要求,低压供电网络大量低、中压配电网络中少量地装 设并联电容器组。但是,随着电网规模越来越大、网络结构越来越复杂,变 电站对于快速响应的动态无功补偿的需求日益明显。 ◆谐波与无功的综合补偿 很多大容量的工业负荷,既需要补偿无功,提高功率因数,也需要对谐波污 染进行治理。而谐波的影响,常常使电容器等常规补偿装置不能正常工作。 利用 SVG, 可同时对负载的无功进行动态补偿, 并同时达到谐波治理的目的。 SVG 的技术优势 无功补偿的需求是和电力系统的发展同步的。早期大量使用同步调相机作为无功补 偿装置,但是调相机作为旋转机械存在很大问题,如响应速度慢、维护工作量大等。 而并联电容、电感则是第一代的静止无功补偿装置,一般使用机械开关投切,但是 机械开关投切的响应速度以秒计,因此无法跟踪负荷无功电流的变化;随着电力电 子技术的发展,晶闸管取代了机械开关,诞生了第二代无功补偿装置。主要以晶闸 ★◇▽▼•管投切电容器(TSC)和晶闸管控制电抗器(TCR)为代表。这类装置大大提高了无功调 解的响应速度,但仍属于阻抗型装置,其补偿功能受系统参数影响,且 TCR 本身就 是谐波源,容易产生谐波振荡放大等严重问题。 SVG 属于第三代静止无功补偿 技术。基于电压源型逆变器的 补偿装置实现了无功补偿功 能质的飞跃。它不再采用大容 量的电容、电感器件,而是通 过大功率电力电子器件的高 频开关实现无功能量的变换。 从技术上讲,SVG 较传统的无 功补偿装置有如下优势: ◆响应更为迅速 VG 响应时间:≤10ms 传统静补装置响应时间:60~100ms SVG 可在 10ms 之内完成从额定容性 无功功率到额定感性无功功率(或 相反)的转换, 这种无可比拟的响应 速度完全可以胜任对冲击性负荷的 补偿。 ◆电压闪变抑制能力倍增 SVC 对电压闪变的抑制最大可以达到 2:1, SVG 对电压闪变的抑制很容易达到 4:1 甚 至 5:1。SVC 受到响应速度的限制,即使增大装◆●△▼●置的容量,其抑制电压闪变的能力不 会增加;而 SVG 不受响应速度的限制,增大装置空量可以继续提高抑制电压闪变的 能力。 ◆运行范围更宽 SVG 通过直接调节无功电流实现无功功率补偿, 其输出电流不依赖于电压, 表现为 恒流源特性; SVC 通过调节等值阻抗实现无功功率补偿, 其输出电流和电压成线性 关系。 因此, SVG 的电压—无功特性优于 SVC, 即当系统电压变低时, 同容量的 SVG 可以比 SVC 提供更大的补偿容量。 ◆可靠安全,维护管理简单 在故障条件下,SVG 比 SVC 具有更好的控制稳定性,SVC 使用了大量电容器和电◇…=▲抗 器,因此当外部系统的支撑变弱时,SVC 会产生不稳定性,而 SVG 对外部系统运行 的条件和结构变化不敏感。 ◆谐波含量很低 SVG 采用了高频脉宽调制(PWM)技术与多电平技术, 不仅自身产生的谐波含量很低, 而且可以在一定程度上削弱负荷产生的谐波。 SVC 本身是一个很大的谐波源, 要考 虑避免所有的谐振情况、匹配完全合适的滤波器是非常困难而几乎不可能的。 ◆占地面积减半 由于无需高压大容量的电容器和电抗器做储能元件, 的占地面积通常只有相同 SVG 容量的 SVC 的 50%。 ◆功率损耗低,节电效果显著 SVG 由于不存在大容量的电容、电感器◆◁•件,因此功率损耗比较低。且由于模块化设 计,SVG 的功率调节更灵活,超过调节需求部分的模块可以实现暂时闭锁,处于热 备用状态,此时其功耗接近于 0。 主要技术参数 额定电压 380V/10kV/35kV/110KV 额定输出容量 2MVar/单位模块 无功调节范围 从容性到感性连续无缝调节 安装方式 室内/箱式 响应时间 10ms 并网前输出电压 THD 7% 并网后输出电压 THD 3% 输出电压三相不对称度 3% 运行效率 ≥97% 2MVar 以上的 SVG 装置可通过多个模块的并联实现, 可根据▪•★用户的需要提供定制产 品。 应用案例 SVG 应用于辽宁某特种钢铁厂电弧炉补偿。电弧炉负荷的实◇•■★▼际动态补偿效果,其中通道 2 为 补偿后的系统一相电流波形,通道 1 为 SVG 输出的无功补偿电流。可以看出,补偿电流实时 跟踪负荷的变化,补偿后,系统电流相位与补偿电流相位相差 90 度,表明此时负荷无功被完 全补偿,系统主要提供电弧炉负荷所需的有功功率。 对 SVG 投入前后的效果进行对比,如图所示为系统瞬时无功功率和系统电压瞬时闪变的视感 波形。可见,SVG 投入后,系统无功功率需求下降,较补偿前大大减小。补偿后系统电压的 闪变较补偿前得到了抑制,瞬时闪变视感度被限制在 2 觉察单位左右。

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