动态无功补偿设备运行技术培训(原理发展等)0617

动态无功补偿设备运行技术培训动态无功补偿设备运行技术培训动态无功补偿设备运行技术培训2SVGSVG种类、功能和优缺点种类、功能和优缺点1SVGSVG工作原理说明工作原理说明2SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3动态无功补偿设备运行技术培训3SVGSVG种类、功能和优缺点种类、功能和优缺点1SVG工作原理说明2SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3SVG相关术语4SVG——StaticVarGeneratorSVGStatic VarGenerator 静止无功发生器STATCOM——Static  Synchronous Compensator静止同步补偿器静止同步补偿器HBSVGHBridgeCascadeStaticVarGeneratorHBSVG——H-Bridge Cascade Static  VarGeneratorH桥级联型静止无功发生器DSSVG——Direct Series Static  VarGenerator 直接串联型静止无功发生器直接串联型静止无功发生器背景—技术发展5电力电子技术的飞速发展，使其在电力系统中得到了极大的运用已成为未来电力系统三项支撑技到了极大的运用，已成为未来电力系统三项支撑技术之一。静止无功发生器（SVG,StaticVarGenerator）是其中的典型代表Generator）,是其中的典型代表。‹电网能量管理（EMS）‹电网能量管理（）‹电网综合自动化‹电力电子Æ柔性交流输电ÆSVG、SVC…柔性直流输电Æ柔性直流输电ÆHVDC…Æ用户电力技术ÆAPF、DVR…背景—技术发展6¾电力电子技术：典型的交叉学科的交叉学科。¾电力电子技术层次：器件Æ电路Æ系统控制器件Æ电路Æ系统控制。电力电子技术应用亦沿着这三层次展开!着这三层次展开!¾电力电子电能的处理：采用开关方式电力电采用开关方式，电力电子器件工作在开关模式，但其与理想开关有区别但其与理想开关有区别。背景—应用需求7电力系统电力系统新能接新能接矿企业轨道交通‹稳定弱电网电压‹优化无功潮流电力系统‹稳定弱电网电压‹优化无功潮流电力系统‹稳定接入点电压‹补偿功率因数新能源接入‹稳定接入点电压‹补偿功率因数新能源接入‹抑制电压闪变‹削弱负荷冲击干扰工矿企业压‹稳定牵引网末端电压‹补偿电压突降轨道交通‹提高线路传输能力‹削弱负荷冲击干扰‹提高线路传输能力‹削弱负荷冲击干扰‹消除低次谐波‹提高电能质量‹消除低次谐波‹提高电能质量‹提高功率因数‹消除低次谐波‹补偿功率因数‹消除低次谐波背景—电力系统问题8Without any CompensationWith  STATCOMSVG技术是有效的提高系统传输容量和减小系统震荡的措施，通过SVG的应用可以使得电力系统电压水平得以维持恒定。用可以使得电力系统电压水平得以维持恒定。背景—电力系统问题9•存在问题严重的电波动和跌落–严重的电压波动和跌落–弱电网电压稳定性–低电网传输稳定性–无功损耗–谐波–三相不对称–电压闪变电网和新能源应用场合10„输电系统‹考虑系统稳定性从而限制输送的能量‹直流输电的交流侧一般为弱系统需要较多的无功‹直流输电的交流侧般为弱系统需要较多的无功„配电网„配电网‹输电线路压降导致配电网端的电压降低„新能源发电‹光伏电站或者风电场等新能源发电站属于大电网末端的弱系统‹新能源发电站对光照和风力变化敏感‹新能源发电站电能质量不高，并造成电压跌落及线路损耗背景—SVG应用11¾弱电网电压支撑电网¾弱电网电压支撑电网¾弱电网电压支撑¾优化无功功率潮流¾提高系统传输稳定性¾弱电网电压支撑¾优化无功功率潮流¾提高系统传输稳定性提高系统传输稳定性¾减小负荷变化影响提高系统传输稳定性¾减小负荷变化影响新能源新能源¾稳定接入点电压¾提高功率因数减小谐波影响¾稳定接入点电压¾提高功率因数减小谐波影响¾减小谐波影响¾提高电能质量¾减小谐波影响¾提高电能质量工业应用场合12„冶金„钢铁„化工„采矿„采矿„港口„重型加工业„重型加工业‹电弧炉、精炼炉导致电压波动和闪变‹轧钢机等大型机械无功波动频繁且谐波较大‹电解电源等影响电能质量，降低功率因数，同时增加损耗‹电解电源等影响电能质量，降低功率因数，同时增加损耗电气化铁路应用场合13„牵引站„牵引站„地铁‹日间行车高峰和夜间停车检修时负荷变化范围大行车高峰时电降低停车检修时电升高‹行车高峰时电压降低，停车检修时电压升高‹等效24脉波整流机组及列车运行时产生的谐波较大‹列车启动和停止时的电压闪变和波动明显背景—SVG应用14¾减小电压闪变工业领域¾减小电压闪变工业领域¾减小电压闪变¾降低对电网的冲击¾提高功率因数¾减小电压闪变¾降低对电网的冲击¾提高功率因数提高功率因数¾降低谐波提高功率因数¾降低谐波电气化铁路电气化铁路¾稳定供电电网电压¾补偿电压跌落提高功率数¾稳定供电电网电压¾补偿电压跌落提高功率数¾提高功率因数¾降低谐波¾提高功率因数¾降低谐波工程应用现状15‹南瑞继保SVG成套设备应用领域已覆盖新能源发电（光伏电站、风电场等）工矿企业（煤矿冶金等）轨道交通（地铁等）风电场等）、工矿企业（煤矿、冶金等）、轨道交通（地铁等），SVG部分应用业绩如下：工程名称应用领域电压等级产品规格供货数量甘肃永昌清河滩光伏电站SVG项目光伏电站35kV直挂±16MvarSVG2冀北电网风光储互补示范工程SVG项目风光储35kV直挂±30MvarSVG4项目莫桑比克LINDELA变电站SVG35kVSVG项目电网33kV直挂±25MvarSVG1湖南永州大路铺风电场35kVSVG项目风电场35kV升压式±10MvarSVG+10MvarFC1安徽墉桥符离风电场35kVSVG项目风电场35kV升压式±10MvarSVG+7.2MvarFC1安徽萧县官山风电场35kVSVG项目风电场35kV升压式±10MvarSVG+8MvarFC1兖州煤业山东济宁二号煤矿6kVSVG项目工矿企业6kV±8MvarSVG1青海海南共和光伏2#3#6#8#青海海南共和光伏2#、3#、6#、8#变电站35kVSVG项目光伏电站35kV升压式±7.5MvarSVG8南京地铁3号、10号、机场线SVG轨道交通35kV升压式±3.3MvarSVG6。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。背景—市场需求16电力系统对电能质量治理的需求当电力系统故障或负荷突增时动态提供电压支撑确保母线电压•当电力系统故障或负荷突增时，动态提供电压支撑，确保母线电压稳定，提高电力系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，防止发生暂态电压崩溃；发生暂态电压崩溃；•动态维持输电线路端电压，提高输电线路稳态第一代无功补偿第二代无功补偿第三代无功补偿开关延时7ms～1周波5ms传输功率极限；•抑制系统过电压，改善系统电压稳定性；•阻尼电力系统功率振荡；•在负荷侧，抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、机械式投切装置MSC晶闸管投切装置TCR，MCR，TSC基于电压源换流器SVG/STATCOM提高功率因数。慢速无功补偿快速无功补偿背景—市场需求17开关延时7ms～1周波5ms第一代无功补偿第二代无功补偿第三代无功补偿机械式投切装置MSC晶闸管投切装置TCR，MCR，TSC基于电压源换流器SVG/STATCOM慢速无功补偿MSCTCR，MCR，TSCSVG/STATCOM快速无功补偿第一代无功补偿装置（1970s）第二代无功补偿装置（1990s）第三代无功补偿装置2000s ~无源型有源型无功补偿设备对比18z机械型无功补偿装置：-采用交流接触器或空气开关投切电容器。结构简单价格便宜-结构简单、价格便宜。-不能选择投切时刻、不能动态投切。产生流气备低产-产生过电流和过电压、影响供电质量、损坏电气设备、降低产品质量。无功补偿设备对比19z晶闸管投切无功补偿装置-TSC/TCR采用晶闸管，不能动态无差的快速跟定负荷的变化；-TSC属于有级调节，容易出现过补和欠补；-TCR/MCR产生大量谐波，需另外配置滤波支路；-TCR/MCR/TSC占地面积大；-TCR/MCR/TSC属于阻抗型补偿方式，低电压特性差；无功补偿设备对比20z全控型动态无功补偿装置-SVG采用全控型功率器件，开断速度快，响应速度快；-可以实现动态地、平滑地无级差感性/容性无功输出；-输出谐波小，可以兼做有源滤波器；-无须单独配置滤波器组，占地面积小；-SVG属于恒流源型补偿方式，受电网电压影响低；SVG与SVC输出特性对比21zSVC 是阻抗型特性，输出电流随母线电压线性降低；;zSVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作，动态连续调节、最大限度满足功率因数补偿需要，比SVC的运行范围宽。为电流源特性输出无功电流不受母线电压影响在系zSVG为电流源特性，输出无功电流不受母线电压影响，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。动态无功补偿设备运行技术培训22SVGSVG种类、功能和优缺点种类、功能和优缺点1SVGSVG工作原理说明工作原理说明2SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3SVGSVG控制模式及参数说明控制模式及参数说明3H桥级联型SVG电路结构23•利用多电平模块化技术，有效避免了器件直接串联免了器件直接串联•输出的多电平电压和电流谐波含量量•可关断器件在每个周期内开通、关断次数少损耗较小关断次数少，损耗较小•所有链节结构完全相同，可以实现模块化设计便于扩展装置容现模块化设计，便于扩展装置容量及维护采用普通变压器或电抗器接入系•采用普通变压器或电抗器接入系统，无需多重化变连接压器，减小了占地面积，降低了装置成本小了占地面积，降低了装置成本•具备冗余运行能力H桥级联型SVG电路结构24工作原理25基于高速全控电力电子器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管），以电压型逆变器为核心，直流侧采用直流电容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电电压、相位和幅值均可调的三相交流电源。通过电抗器并联在电网上，调节输出电压的幅值和相位就可以使电路吸收或者发出满足要求的无功电流实现动或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。等效电路及工作原理运行特性26SVG的运行特性：运行模式波形和向量图说明运行模式波形和向量图说明空载运行UI=USIL=0容性运行UIUSUIUsUsjxILIL容性运行ISIL为容性电流ILUI(b)UIUs超前的电流感性运行UIUSIL为感性电流UIUsILUIUsjxILIL滞后的电流IL为感性电流(c)UIUsH桥级联型SVG工作原理27级数越多，输出电压越逼近于正弦波SVG接入电网的典型方式28直挂式升压式35kV及以上测量CT1保护CT2PT11QF断路器柜对35kV及以下电压等级使用额外的电对35kV及以下电压等级使用额外的电保护CT2保护CT3变压器35kV/10kV1QS等级,使用额外的电抗器使得SVG接入点电网对35kV以等级,使用额外的电抗器使得SVG接入点电网对35kV以2QS启动柜35kV/10kV1DS点电网，对35kV以上电网，SVG通过升压变接入电网。点电网，对35kV以上电网，SVG通过升压变接入电网。PT22QS1KM测量CT4保护CT5R2DS功率柜保护CT6H桥型SVG一次系统图SVGSVG产品组成29•产品组成–基于H桥单元级联（链式）结构的功率阀组、控制保护系统及其他必须的一次设备组成。升压/连接变压器控制保护升压/连接变压器功率阀组连接电抗器启动回路10kVSVG整机实物图3035kVSVG整机实物图31PCS9583SVG产品系列32•产品系列–产品型号命名–产品系列电压等级容量等级联接型式冷却方式布置方式电压等级容量等级联接型式冷却方式布置方式6kV0～9MvarY型联接强制风冷/纯水冷却9～15Mvar△型联接强制风冷/纯水冷却型联接制冷纯水冷却阀室或集装箱10kV0～15Mvar