SVG原理及应用ppt课件.ppt

1 SVG无功补偿原理与应用 2 主要内容 无功补偿基础 SVG工作原理 SVG结构及原理 SVG的工作模式 SVG优点及维护 无功补偿基础 有功功率有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率 也就是将电能转换为其他形式能量 机械能 光能 热能 的电功率 无功功率无功功率是用于电路内电场与磁场的交换 并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率 它不对外作功 而是转变为其他形式的能量 凡是有电磁线圈的电气设备 要建立磁场 就要消耗无功功率 比如40瓦的日光灯 除需40多瓦有功功率来发光外 还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用 由于它不对外做功 才被称之为 无功 无功功率的符号用Q表示 单位为乏 Var 或千乏 kVar 1 原因简单的讲就是用电设备从电源吸收有功和无功 无功如果不够 则用电设备的端电压就要降低 影响正常运行 于是需要补偿无功功率 无功补偿装置采用就地补偿的方式减少了电网电源向感性负荷提供的无功功率 从而减少无功功率在电网中的流动 因此降低了输电线路因输送无功功率造成的电能损失 改善了电网的运行条件 2 方法与原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷 并联接在同一电路 当容性负载释放能量时 感性负荷吸收能量 而当感性负荷释放能量时 容性负荷却在吸收能量 能量在两种负荷之间交换 这样 感性负荷所吸收的无功功率 可以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿 这就是无功功率补偿的基本原理 无功补偿基本原理 实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的 是既有电感或电容 又有电阻的负载 这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差 相位角的余弦cos 称为功率因数 又称力率 它是有功功率与视在功率之比 三相功率因数的计算公式为 由式cos P S可知 在一定的有功功率下 功率因数cos 越小 所需的无功功率越大 为满足用电的要求 供电线路和变压器的容量就需要增加 这样 不仅要增加供电投资 降低设备利用率 也将增加线路损耗 为了提高电网的经济运行效率 根据电网中的无功类型 人为的补偿容性无功或感性无功来抵消线路的无功功率 功率因数 6 1 感性无功 电流矢量滞后于电压矢量90 如电动机 变压器等2 容性无功 电流矢量超前于电压矢量90 如电容器 电缆输配电线路等 3 基波无功 与电源频率相等的无功 50HZ 4 谐波无功 与电源频率不相等的无功 无功分类 无功补偿作用 无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗 稳定电压和提高供电质量 在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率 安装并联无功补偿装置 可限制无功功率在电网中的传输 相应减少了线路的电压损耗 提高了配电网的电压质量 SVG无功补偿原理及构成 SVG一次系统图 SVG主电路采用链式逆变器拓扑结构 Y型连接 10KV装置每相由12个功率单元串联组成 装置构成 启动柜 由接触器 旁路电阻 电压互感器 电流互感器 避雷器组成 主要作用 实现SVG自励启动 限制上电时直流电容的充电涌流 避免IGBT模块 直流电容损坏 SVG上电时 旁路电阻串于充电回路 起限流保护作用 需将电阻通过接触器旁路后SVG方能投入运行 设计有接触器与上端口断路器的互锁 保证断路器 合 状态时接触器执行 合 动作 单相旁路电阻选用两只640 2kW并联 功率柜 功率柜采用抽屉式结构设计 结构紧凑 便于安装 对装置整体发热进行仿真设计 设计有专门风道 合理选取散热风量 SVG功率单元 节单元包括散热器 IGBT 直流电容 铜排 放电电阻 触发板 自取能电源模块 IGBT模块 直流电容 功率单元 触发板 触发板的功能1 接收触发装置的触发信号 对触发信号解码后驱动相应IGBT2 测量直流电容电压3 测量触发板的状态4 检测IGBT散热器温度继电器的状态5 检测IGBT驱动模块的状态6 将直流电容电压 状态 继电器状态 驱动模块状态等信息通过光纤传输到监控状态7 接收监控装置的放电命令对直流电容进行放电控制 主控屏 调节装置1台 数据采样 运算 得出阀组控制量 然后将此运算结果通过光隔离SPI口送至触发单元 使用F2812DSC作为主CPU 触发装置3台 接收运算单元发出的控制量 以控制量为输入信号进行分析运算 产生各IGBT模块触发用的信号 监控装置3台 收集每个IGBT模块的运行信息 能够对阀体故障进行判断 主板核心控制部件核心逻辑部件系列FPGA 同步装置1台 输出同步信号给调节装置 站控1台 将SVG装置所有运行信息进行打包封装存储 为操作人员提供直观的监视界面 SVG的工作原理及其工作模式 SVG原理示意图 IL可以通过调节UI来连续控制 从而连续调节SVG发出或吸收的无功 SVG可以等效为幅值和相位均可控制的 与电网同频率的交流电压源 通过交流电抗器连接到电网上 对于理想的SVG 无功率损耗 仅改变其输出电压的幅值即可调节与系统的无功交换 当输出电压小于系统电压时 SVG工作于 感性 区 相当于电抗器 反之 SVG工作于 容性 区 相当于电容器 逆变工作原理图 单相逆变工作原理图 基于大功率换流器 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源 逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑 在逆变器接入交流电源时 由各IGBT反向续流二极管构成整流器 对直流电容器充电 正常运行后 直流电容器的储能将会用来满足逆变器的内部损耗 电容电压会下降 必须不断的对电容器充电补能使电压保持在工作范围 通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来实现 逆变器从系统吸收少量有功满足其内部损耗 保持电压水平 改变逆变器输出电压的幅值 达到发出或吸收无功的目的 SVG的工作模式 恒装置无功模式该方式用于控制装置输出无功 装置按设定容量输出 通过这种方式可以测量装置跟踪无功的准确性和阶跃响应速度 恒功率因数模式在此模式下可以设定功率因数控制点 使控制点的功率因数控制在设定的目标值或范围 恒系统无功模式可精确控制系统无功为设定的目标值 电压无功综合控制模式该模式适用于风电场 光伏电站 电网等需要将考核点电压稳定在一定水平的场合 装置通过调节其无功输出使考核点电压稳定在用户设定的电压目标值或范围内 当考核点电压低于用户设定的电压参考时 装置输出容性无功以提升考核点电压 当考核点电压高于设定值时 装置输出感性无功以降低考核点电压 当电压合格时 又可控功率因数或系统无功的目标或范围 SVG控制系统工作方式 SVG控制系统共有3种工作方式 分别是 投入 自检 退出 工作方式切换通过SVG控制屏前板所设置转换开关完成 在 投入 模式下 SVG控制系统所有装置均正常工作 能够实现功率单元的正常触发 监测和SOE记录 在 自检 模式下 SVG调节装置 SVG同步装置 SVG监控装置正常工作 SVG触发装置不发送触发信号 此模式不对功率单元进行触发 主要用于对链节的上电检测和SOE记录 在 退出 模式下 SVG同步装置 SVG调节装置正常工作 SVG触发装置停止工作 SVG监控装置只对链节进行检测 但不记录SOE SVG投入运行详细操作顺序 1 确认SVG隔离开关在合位 接地刀在分位 2 确认控制屏上各装置运行正常 面板指示灯无告警指示 在站控通讯图中确认所有通讯正常 3 确认启动柜内旁路接触器分闸 4 确认SVG转换开关处于 自检 状态 5 打开启动柜内风机6 合SVG断路器 通过监控装置观察SVG链节电压 各相监控装置无告警指示 在 自检 状态下观察1 2分钟 若有异常 应排除异常后再继续进行操作 同时确认SVG运行方式为进线无功模式还是SVG恒输出模式7 合启动柜内旁路接触器 在 自检 状态下观察1分钟 若无异常 则继续进行下一步操作 若有异常 应排除异常后再继续进行操作 8 将SVG转换开关打到 投入 状态 观察调节装置三相直流电压值 监控装置SVG链节电压以及有无告警信息出现 一切正常无告警则正常运行 否则将SVG转换开关打到 自检 状态 分析故障原因 待排除故障后再投入SVG SVG退出运行操作顺序 1 将SVG转换开关打到 自检 状态 2 断开SVG断路器 3 关闭SVG风机 4 确认启动柜内旁路接触器分闸 5 打开SVG隔离开关 合隔离开关接地刀 SVG的优点 SVG英文全称为StaticVarGenerator 中文名称是静止无功发生器 SVG是用于输配电系统的高性能动态补偿器 其实质是一个可控同步电源 补偿无功可做到连续平滑双向调节 不会引起系统谐振或谐波电流放大 安全稳定性好 响应时间短 可有效抑制闪变 可提供低电压穿越所需的快速变化无功 运行损耗小 模块化设计 运行维护简单 占地面积小 SVG维护注意事项 虽然SVG启动柜柜体 功率柜柜体接地处于低电位 但是SVG运行时 启动柜内的限流电阻和旁路接触器 功率柜内的各链节均为高电位 因此SVG运行时 严禁打开启动柜柜门以及功率柜柜门 避免发生事故 如需对启动柜 功率柜内的部件进行检修 须断开SVG上级断路器 拉开