產(chǎn)品頻道

（一）產(chǎn)品概述

無功功率問題在電能的發(fā)、送、配、用四個環(huán)節(jié)中普遍存在，并對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行有重要影響。目前，配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用的無功補償裝置仍然以機械開關(guān)投切電容器和靜止無功補償器（SVC）為主，SVC雖然具有動態(tài)調(diào)節(jié)輸出容量的能力，但是其本質(zhì)上仍然是無源型的設(shè)備，補償特性難以滿足配電網(wǎng)無功補償?shù)募夹g(shù)需要，且設(shè)備占地面積很大，運行損耗也比較高。

靜止無功發(fā)生器（SVG）作為最新一代的無功補償產(chǎn)品，在補償效果、功率密度和運行效率等技術(shù)指標(biāo)上具有傳統(tǒng)無功補償設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢，是目前解決配電網(wǎng)尤其是快速變化的電網(wǎng)無功補償問題最佳的技術(shù)手段。

智光電氣多年來專注于大功率電力電子產(chǎn)品和自動化產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，具備深厚的技術(shù)積淀和經(jīng)驗積累，通過與清華大學(xué)、浙江大學(xué)的合作，成功研制出了高性價比的新一代高壓動態(tài)無功補償裝置ZG-dSVG。這種新型裝置可用于變電站、新能源發(fā)電、電氣化鐵路、冶金、礦山等領(lǐng)域，為電網(wǎng)或用電負(fù)荷提供快速的動態(tài)無功補償和諧波抑制，可有效提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、抑制母線電壓閃變、補償不平衡負(fù)荷、濾除負(fù)荷諧波及提高負(fù)荷功率因數(shù)。

（二）ZG-dSVG原理構(gòu)成 

ZG-dSVG高壓動態(tài)無功補償裝置選用全控型器件IGBT作為核心元件，以瞬時無功理論為基礎(chǔ)，集電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)、光電觸發(fā)技術(shù)于一體，是目前最先進的高壓動態(tài)無功補償裝置。

自換相橋式電路通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，調(diào)節(jié)自換相橋式電路輸出電壓的幅值，就能控制裝置注入電網(wǎng)的電流，從而控制該電路吸收或發(fā)出無功功率，實現(xiàn)動態(tài)無功補償。

ZG-dSVG高壓動態(tài)無功補償裝置的主回路采用功率單元級聯(lián)結(jié)構(gòu)，也被稱為直掛型鏈?zhǔn)絊VG。ZG-dSVG按照系統(tǒng)構(gòu)成分為：進線柜、啟動柜、功率柜及全數(shù)字化控制系統(tǒng)。

ZG-dSVG 裝置原理圖

1、主回路

ZG-dSVG主回路包括進線柜、啟動柜和功率柜。進線柜內(nèi)裝有隔離開關(guān)K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內(nèi)裝有預(yù)充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內(nèi)裝有換流鏈（Link），換流鏈（Link）通過完全相同的功率單元體（Cell）級聯(lián)而成，功率單元體（Cell）內(nèi)又包含直流支撐電容Cd和IGBT構(gòu)成的換流電路。

1）預(yù)充電限流電阻R

預(yù)充電限流電阻R能有效限制裝置啟動前的預(yù)充電電流，保護IGBT和直流支撐電容不會損壞。該電阻具有極大的熱容量，可在短時間內(nèi)反復(fù)承受沖擊電流。

2）連接電抗器L

換流鏈（Link）通過連接電抗器L接入電網(wǎng)，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流注入電網(wǎng)，同時平滑換流鏈（Link）產(chǎn)生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質(zhì)材料和低磁密設(shè)計，具有高線性度、低損耗和抗諧波的特點。       

3）換流鏈（Link）

功率單元體（Cell）串聯(lián)而成的換流鏈（Link）是ZG-dSVG的核心部件，單臺功率單元體（Cell）將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，功率單元體級聯(lián)后疊加形成輸出的高電壓。
根據(jù)裝置接入點電網(wǎng)的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯(lián)的功率單元體（Cell）數(shù)量不同，如10kV系統(tǒng)每相換流鏈（Link）通常由10~12個功率單元體（Cell）級聯(lián)而成。 2、控制系統(tǒng)

2、ZG-dSVG控制系統(tǒng)

包括主控制器、功率單元驅(qū)動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監(jiān)控系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中采用的核心元器件，如數(shù)字處理器DSP、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅(qū)動模塊等均為國外原裝進口，可靠性已在長期應(yīng)用中得到了的檢驗。

1）主控制器

主控制器由各個功能板卡組成，完成交流信號采集、開關(guān)量控制、PWM脈沖分配、狀態(tài)檢測和系統(tǒng)保護等工作。

2）功率單元驅(qū)動板

功率單元驅(qū)動板安裝在功率單元內(nèi)，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉(zhuǎn)化為IGBT的驅(qū)動信號，同時反饋功率單元的狀態(tài)。

3）人機界面

ZG-dSVG采用液晶觸摸屏，具有完備的數(shù)據(jù)顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設(shè)計保證運行人員可以安全、便捷的操作設(shè)備。

（三）ZG-dSVG技術(shù)特點及試驗條件

■ 功能全面 

1、控制目標(biāo)多樣

ZG-dSVG具備多種工作模式：恒定無功電流、恒定無功功率、恒定母線電壓、恒定功率因數(shù)，每一種模式均可以按照用戶要求進行設(shè)置和整定。 

2、綜合治理能力強

ZG-dSVG不僅能補償基波無功，同時兼有低次諧波抑制和不平衡補償功能。

■ 技術(shù)領(lǐng)先

1、自動重啟功能（專利技術(shù)）

ZG-dSVG能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，避免電網(wǎng)短時故障或外部干擾停機后導(dǎo)致裝置永久停機，大大加快裝置的恢復(fù)速度，提高裝置運行的長期穩(wěn)定性。

2、多臺并列運行技術(shù)（專利技術(shù)）
針對超大容量應(yīng)用和分段母線補償而開發(fā)的專利技術(shù)，能有效提高系統(tǒng)運行的可靠性，完美解決母線運行方式變化時并列運行的協(xié)調(diào)問題。

■ 性能優(yōu)異

1、動態(tài)響應(yīng)速度快

ZG-dSVG具有4ms以內(nèi)的動態(tài)響應(yīng)速度，因而對快速的沖擊負(fù)荷具有更好的補償效果，對閃變也有更好的抑制效果。

2、諧波特性優(yōu)異

ZG-dSVG是有源型設(shè)備，輸出電流是完全可控的，在補償無功時輸出電流畸變率在2%以內(nèi)。

3、運行效率高

ZG-dSVG采用低損耗全控型功率器件，優(yōu)化的CPS-SPWM控制算法，在保證性能的同時將裝置的損耗控制在最小，裝置效率可達99％。

■ 使用方便

ZG-dSVG具備戶內(nèi)柜式、戶外箱式兩種安裝方式，具有結(jié)構(gòu)緊湊，接線簡單，便于維護等優(yōu)點，尤其滿足城市配電網(wǎng)靈活多變的安裝需求。

ZG-dSVG完備的出廠實驗條件

嚴(yán)格的出廠測試是高壓無功補償裝置可靠性與穩(wěn)定性的重要保障，智光電氣具備完善的高壓無功補償裝置試驗條件。

- 大功率電能質(zhì)量控制研究實驗室——嚴(yán)格按照國際化標(biāo)準(zhǔn)建造，實現(xiàn)50MVAR容性與感性無功滿載動態(tài)試驗；

- 電氣控制與電力節(jié)能工程研究開發(fā)中心——由廣州市科技局授牌成立，珠三角地區(qū)在該領(lǐng)域的研究、開發(fā)、實驗基地；

- 電氣控制裝置性能檢測實驗室——保證產(chǎn)品的研發(fā)功能、性能與制造工藝；

- 電磁兼容實驗室——更大限度的保證電子產(chǎn)品及器件的穩(wěn)定性能及品質(zhì)；

- 特種電抗器研究實驗室—--設(shè)施先進，實現(xiàn)電抗器全面的性能檢驗。

（四）ZG-dSVG應(yīng)用領(lǐng)域

ZG-dSVG系列高壓動態(tài)無功補償裝置具有響應(yīng)速度快、運行范圍寬、占地面積小、補償功能多樣和滿足各種電壓等級與容量要求等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于電力配電系統(tǒng)和大型工業(yè)配電系統(tǒng)的動態(tài)電壓控制和電能質(zhì)量改進。

◆ 電力配電網(wǎng)（35 kV /10kV) 

現(xiàn)場特點：

1、多臺主變并列，運行方式會發(fā)生變化。

2、發(fā)生故障后電壓恢復(fù)速度較慢。

3、必須與變電站VQC或區(qū)域AVC協(xié)同工作。

ZG-dSVG解決方案：

配備上層控制系統(tǒng)，將交流采樣、母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)檢測、開關(guān)柜斷路器狀態(tài)檢測以及數(shù)據(jù)通信等放在上層控制系統(tǒng)內(nèi)進行處理。上層控制器根據(jù)本地控制策略或遠(yuǎn)方調(diào)度命令實時計算SVG的輸出容量，通過光纖將指令下發(fā)，SVG本體僅需要完成上層控制器的指令，同時反饋裝置狀態(tài)即可。

◆ 風(fēng)力發(fā)電場

現(xiàn)場特點：

1、地處偏遠(yuǎn)，電網(wǎng)偏弱。

2、電壓質(zhì)量直接關(guān)系到經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。

3、低電壓穿越能力亟待提高。

ZG-dSVG解決方案：

1、提供大容量和超大容量ZG-dSVG，以高壓母線電壓作為控制目標(biāo)，有效抑制電壓波動。

2、ZG-dSVG具有優(yōu)異的低電壓運行特性，對改善風(fēng)電場低電壓運行能力有顯著作用。

◆ 電力牽引供電系統(tǒng)

現(xiàn)場特點：

1、負(fù)序分量比重較大。

2、供電電網(wǎng)為單相27.5kV系統(tǒng)。

3、交、直流混合系統(tǒng)，諧波含量大。

ZG-dSVG的解決方案：

1、提供單相27.5kV 的ZG-dSVG。

2、ZG-dSVG具備綜合補償能力，在補償無功的同時兼顧不平衡補償和有源濾波功能。

◆ 沖擊性大型工業(yè)負(fù)荷

現(xiàn)場特點：

1、負(fù)荷快速變化，對電網(wǎng)造成強烈沖擊。

2、無功波動造成的損耗很大。

3、功率因數(shù)難以達標(biāo)。

ZG-dSVG的解決方案

1、ZG-dSVG具有4ms以內(nèi)的動態(tài)響應(yīng)速度，可以滿足對任意負(fù)載進行治理的速度要求。

2、以母線功率因數(shù)作為控制目標(biāo)，實現(xiàn)任意時刻高功率因數(shù)運行。

（五）ZG-dSVG規(guī)格型號

ZG-dSVG系列高壓動態(tài)無功補償裝置的產(chǎn)品分類如下：

示例：額定電壓為10kV，額定補償容量為±10000kVar的系統(tǒng)，12級H橋級聯(lián)拓?fù)浞绞?，采?ldquo;一”字型排列戶內(nèi)安裝，控制程序版本為A10型，其型號可表示為ZG-dSVG-12H 10000/10Y-A10。

ZG-dSVG 成套裝置布置圖

說明：

1、以上ZG-dSVG 6kV/10kV系統(tǒng)全部為鏈?zhǔn)郊壜?lián)結(jié)構(gòu)，35kV以上可以采用鏈?zhǔn)郊壜?lián)結(jié)構(gòu)，也可以采用10kV級聯(lián)配合升壓變壓器方式。

2、以上ZG-dSVG全部按照風(fēng)冷和鐵芯電抗器進行設(shè)計，額定電流在600A以上的系統(tǒng)推薦空芯電抗器，柜體尺寸將有所變化。

3、以上ZG-dSVG的尺寸均為戶內(nèi)柜式，每一種規(guī)格均可以設(shè)計為戶外箱式。

4、產(chǎn)品在不斷改型中，以上數(shù)據(jù)敬請參考，本公司保留修改和更新的權(quán)力。

5、ZG-dSVG全系列產(chǎn)品接受用戶定制。

（六）ZG-dSVG典型案例

應(yīng)用案例一

項目名稱：華電集團某風(fēng)電場

補償容量：-8MVar~+15MVar

系統(tǒng)電壓：35kV

項目特點：海拔3500米（國內(nèi)海拔最高的風(fēng)電場）

系統(tǒng)構(gòu)成：8MVar SVG + 7MVar FC

補償方案：

（1）以35kV母線電壓或者110kV入口功率因數(shù)作為控制目標(biāo)。

（2）電容器組可以投切，補償范圍從-8MVar~+15MVar連續(xù)可調(diào)。

應(yīng)用案例二

項目名稱：廣東電網(wǎng)某供電局

補償容量：-8MVar~+8MVar

系統(tǒng)電壓：10kV

項目特點：戶外箱式安裝，具備與區(qū)域自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)互聯(lián)的能力

系統(tǒng)構(gòu)成：8MVar SVG

補償方案：

（1）系統(tǒng)正常條件下以10kV母線功率因數(shù)為控制目標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進入過載強補狀態(tài)，加快電網(wǎng)電壓恢復(fù)速度。

（2）配有上層控制器，可以接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)和區(qū)域AVC系統(tǒng)。

應(yīng)用案例三

項目名稱：安徽某大型礦業(yè)集團

補償容量：6 MVar

系統(tǒng)電壓：6 kV

項目特點：母線并列運行或者分段運行均可進行補償，與變電站現(xiàn)有無功補償設(shè)備兼容。

系統(tǒng)構(gòu)成：6 MVar SVG

補償方案：

1、母線分段運行時， SVG以Ⅱ母無功作為控制目標(biāo)。

2、母聯(lián)開關(guān)動作后， SVG以Ⅰ母、Ⅱ母的無功作為控制目標(biāo)。

應(yīng)用案例四

項目名稱：國電集團廣東某風(fēng)電場

補償容量：-12MVar~+12MVar

系統(tǒng)電壓：35kV

項目特點：大容量SVG同時滿足無功補償和諧波抑制需求

系統(tǒng)構(gòu)成：12MVar SVG + 升壓變壓器

補償方案：

1、針對110kV母線進行補償，確保實時功率因數(shù)高于0.98。

2、抑制35kV母線諧波電流，降低母線電流畸變率。