
SVG与SVC无功补偿的区别
静止无功补偿装置(SVG)
静止无功发生装置SVG,是无功补偿领域最新技术应用的代表。SVG并联于电网中,相当于一个可变的无功电流源,通过调节逆变器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的幅值和相位,迅速吸收或者发出所需要的无功功率,实现快速动态调节无功的目的。当采用直接电流控制时,直接对交流侧电流进行控制,不仅可以跟踪补偿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。动态无功补偿装置(SVC)
SVC动态无功补偿装置,主电路采用无涌流接触器或晶闸管无触点开关投切调谐电容器组(调谐电抗+电容组),控制部分基于DSP技术,将瞬时无功理论方法与快速傅里叶变换(FFT)相结合,高速分析系统中的电压和电流谐波分量,实现对电网无功功率的实时跟踪和瞬时补偿,调谐电容器组的过零投切控制技术,完全实现单相和三相调谐电容器组的无暂态、高速投切,从而使无功功率得到动态补偿。 过零投切技术不引入暂态和谐波。具有无合闸涌流冲击,无电弧重燃,无操作过电压,电容器无需放电即可再投,快速跟踪无功变化,频繁投切,动态响应快的特点。分组多级补偿可一次到位,对不平衡负载可分相补偿。动态无功补偿装置动态响应时间:小于20ms,功率因数提高到0.92以上。
35Kv变电站无功补偿原则
一、无功补偿的必要性及补偿基本原则
电力系统中功率由有功功率和无功功率两部分组成, 发电机是唯一能够提供有功功率的电气设备,故有功功率只能由发电厂中的发电机经过电网提供给用电设备,但能够提供无功功率的电气设备较多,除了发电厂中的发电机外,还有固定电容器、同步调相机、静止无功补偿装置SVG等,这些设备可以灵活的应用在各级变电站、配电室中,即无功功率可以分层分区的就地补偿,但若配电室中不装设无功补偿装置,则用电设备所需要的无功功率只能全部由电网提供,此情况下会存在以下问题:1、增加上一级变电站的无功补偿容量,2、输电线路传送大量无功功率,增加线路损耗及电压损失; 3、本变电站电气设备额定电流增大,增加设备投资;4、新建变电站需要增大变压器容量以满足无功传送需求,已建成变电站变压器容量得不到充分利用,增加变压器过载的概率;5、功率因数达不到国家电网公司要求(35~220kV变电站在主变最大负荷时一次侧功率因数不应低于0.95),用户被罚款。
基于以上分析可见无功补偿的重要性,无功补偿装置应在各级电网中分层分区就地补偿,以减少无功电流在电网中的传输,提高输电线路的带负荷能力和变压器等设备的利用率。
二、并联补偿装置的类型、功能及优缺点分析
中低压电网大多采用并联补偿装置进行无功功率的补偿,并联补偿装置主要分为两大类,并联电容补偿装置和静补装置。
并联电容补偿装置
电容器由于其具有单位投资少,电能损耗小,维护简单,搬迁方便等优点,且随着近年来我国电容器制造水平的不断提高,电容器的可靠性达到了较高的标准,故在电力系统中电容器作为无功补偿设备得到了广泛的应用,并联电容补偿装置分为断路器投切的并联电容器装置和可控硅投切的并联电容器装置,装置的功能为向电网提供可阶梯调节的容性无功,以补偿多余的感性无功,减少电网损耗和提高电网电压,
优点:利用真空断路器或者接触器分组自动投切并联电容器,操作简单,维护方便。
缺点:涌流大,降低开关的使用寿命,不能随着负载的变化而实现快速而精准的调节,在保证母线功率因数的同时容易造成向系统倒送无功,抬高母线电压,危害用电设备及系统的稳定性。
2、静补装置
静止无功补偿器是一种静止型的动态无功补偿设备,其静止是相对调相机等旋转设备而言的,分为SVC和SVG两大类,SVC是在机械投切电容器和电抗器设备的基础上,采用大量的晶闸管(可控硅)替代机械式开关设备而发展起来的,是灵活交流输电技术的第一代产品,这种容量依据无功负荷和电压的变化,快速做出反应,迅速而连续地改变无功功率的大小和方向(容性和感性),其响应时间一般不大于20ms,从而能有效抑制冲击负荷(主要是无功负荷)引起的电压波动,有利于系统电压稳定水平,SVC主要由三种组合方式
1)饱和电抗器(SR)+固定电容器(FC),
此组合方式为较早形式的动态无功补偿装置,SR+FC型SVC无功补偿装置主要由一台饱和电抗器和一组电容器组成,由于饱和电抗器本身损耗和噪音很大,且不能分相调节补偿负荷的不平衡,故现较少使用。
2) 晶闸管控制电抗器(TCR)+晶闸管控制电容器(TSC)
基本工作原理为调节器首先根据电力系统的电压和电流计算出系统需要的补偿值,根据TSC的分组情况确定电容器需要投入的组数,一般为过补偿,然后通过TCR发出感性无功抵消过补偿的容性无功,以达到补偿效果。TSC分组数目通常根据补偿目标、总容量和选用的晶闸管阀参数确定,每组电容器支路均由独立的晶闸管阀控制,在此系统中TCR支路一般仅有一个,此系统具有无功输出能在容性和感性范围内调节,在零无功输出时损耗可以忽略不计,在电力系统大扰动期间或者扰动过后,因其电容器和电抗器可分别切除或投入,可使瞬变过电压限制到最低。
3)晶闸管控制电抗器(TCR)+机械断路器控制电容器(MSC)
此类型装置主要包括晶闸管相控电抗器和固定电容器两部分,通过改变晶闸管的触发延迟角,电抗器中的电流发生变化相当于改变电抗器的感抗,固定电容器的主要作用是提供基波容性功率,同时串联一定比例的电抗器兼做滤波用,此种组合方式具有响应速度快的优点,缺点是TCR本身会产生谐波,TCR与FC一起使用时,设备处于零无功输出的情况下,FC的容性无功电流和TCR的感性无功电流大小相等,这是产生的损耗较大,若设备长期处于此种工况,产生的经济损失较大。
静止无功发生器(SVG)
SVG是近年来出线的一种新型动态无功补偿装置,是灵活交流输电技术的第二代产品。装置采用大功率全控型电力电子器件(IGBT)组成的三相逆变器,核心部件是自换相电压源型变流器。它的直流储能元件一般采用直流电容器,交流侧通过电抗器或耦合变压器以并联方式接入系统,实际上这是一个接入电力系统的对电压幅值和相角可控的无功功率电源,SVG可以根据负载特点和工况,自动调节其输出的无功功率的大小和性质(容性或者感性)。SVG是目前最为先进的无功补偿技术,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:
响应时间更快,SVG响应时间:<5ms。传统动补装置响应时间:≥10ms。
SVG可在极短的时间之内完成从额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换,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。
(2)抑制电压闪变能力更强
(3)运行范围更宽,SVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作,所以比其他类型动补的运行范围宽很多。更重要的是,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。而其他类型动补均靠电容器提供容性无功,其输出的无功电流与电网电压成正比,电网电压越低,其输出的无功电流也越低,所以对电网的补偿能力也相应变弱。这是其他类型动补技术上的本质缺点。
(4)有源滤波功能,不仅自身产生的谐波含量极低,还能够对负载的谐波和无功进行补偿,实现有源滤波的功能,真正做到多功能化。
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(5)占地面积较小,由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件,SVG的占地面积通常只有相同容量其他类型动补的50%,甚至更小。所以,在一些厂矿改造中SVG具有很大的优势。
三、高压并联电容器装置的组成及作用
电容器目前作为电力系统中主要的无功电源提供设备,其装置主要由以下几部分组成。
1、高压并联电容器组,高压并联电容器组是装置实现补偿功能的主体设备,由高压并联电容器单元经合适的并、串联连接而成。根据《并联电容器装置设计规范》GB50227-2008,每个串联段的总容量不应超过3900kVar,补偿装置的总容量原则为35-110kV变电站中,在最大负荷时一次侧功率因数不应低于0.95,在低谷负荷时功率因数不应高于0.95,根据调查35-110kV变电站的无功补偿装置总容量一般为变压器容量的10%-25%,且分组容量需要考虑电容器投切时不能引起母线电压升高超过额定电压的1.1倍。
2、开关设备,开关设备主要实现电容器组正常时的投入与退出及短路时候的开断,现阶段主要以高压断路器为主要开关设备,由于在关合电容器时会产生涌流及过电压,所以断路器的开断能力和绝缘需比普通断路器加强。
3、测量和保护用电流互感器,在此主要指的是高压电流互感器,用于电流的测量和保护。
4、限制涌流设备,主要指串联电抗器,串联电抗器在高压并联电容器组上的应用为了限制电容器合闸过程中的涌流、操作过电压及电网谐波对电容器的影响,大容量电容器一般应区分具体情况,加装串联电抗器。其作用为:①降低电容器组合闸涌流倍数及涌流频率;②减少电网中高次谐波引起的电容器过负荷;③减少电容器组用断路器在两相重燃时的涌流以利灭弧;④抑制一组电容器故障时,其他电容器组对其短路电流的影响;⑤抑制电容器回路中产生的高次谐波及谐波过电压。
5、放电装置,一般为放电线圈,电容器从电源断开时,两极处于储能状态,如果电容器整组从电源断开,储存电荷的能量非常大,必然在电容器两极之间持续保持着一定数值的残余电压,其初始值,即是电源电压的有效值,此时电容器组在带电荷的情况下,一旦再次投入,将产生强烈冲击性的合闸涌流,并伴有大幅值的过电压出现,工作人员一旦不慎触及就有可能遭到电击伤、电灼伤的严重伤害。为此,电容器组必须加装放电装置。
6、过电压装置,主要指氧化锌避雷器,在高压并联电容器组中为了限制电容器切断瞬时产生危险的过电压,首先应考虑选择适合电容器频繁操作并无重燃的断路器作为开关设备。但如前述可知,理想的断路器很难找到。比如适宜于频繁投切的真空断路器,仍存在着电弧重燃问题,一旦电弧重燃,将产生很高的过电压,后果往往是电容器的绝缘强度遭到严重的冲击乃至损坏。因此,在采用真空断路器作为频繁投切电容器组的开关设备时,必须加装氧化锌避雷器作为过电压的保护措施。
7、熔断器,目前,国内外广泛采用电容器单台熔丝,即对每台电容器均装有单独的熔断器,用以防止电容器内部击穿、短路可能引起的油箱爆炸事故,同时也使邻近电容器免受波及。单台电容器发生故障时,熔丝的快速熔断,可避免总开关的无选择性跳闸,保证电容器组运行的可靠性、无功功率输出的连续性和系统运行电压的稳定性。熔丝保护结构简单、安全便捷、故障反应迅速、标志明显、易发现故障准确位置,因此得到广泛应用。
8、检修用接地设备,这里主要指电容器组的电源侧的接地开关,对于中等以上容量的高压电容器装置,均要求装设接地开关,以方便检修。小容量的电容器组可以在检修时挂接地线。
无功补偿的补偿
(一)、低压无功动态补偿装置:
适用于交流50 Hz、额定电压在660 V以下,负载功率变化较大,对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。
基本技术参数及工作环境:
环境温度:-25oC~+40oC(户外型);-5oC~+40oC (户内型),最大日平均温度30oC
海拔高度:1000 m
相对湿度:< 85% (+25oC)
最大降雨:50 mm/10 min
安装环境:周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸,安装倾斜度<5%。
技术指标:额定电压:220 V、380 V(50 Hz)
判断依据:无功功率、电压
响应时间:< 20 ms
补偿容量:90 kvar~900 kvar
允许误差:0~10%
(二)、高压无功自动补偿装置:
适用于6kV~10kV变电站,可在I段和II段母线上任意配置1~4组电容器,适应变电站的各种运行方式。
基本技术参数及工作环境:
正常工作温度:-15~+50oC,相对湿度<85%,海拔高度:2000 m
技术指标:额定电压:6 kV~10 kV
交流电压取样:100 V (PT二次线电压)
交流电流取样:0~5 A(若 PT 取 10 kV 侧二次 A、C 线电压时,CT 应取 B 相电流)
电压整定值:6~6.6 kV 10~11 kV 可调
电流互感器变比:200~5000 /5 A 可调
动作间隔时间;1~60 min可调
动作需系统稳定时间:2~10 min可调
功率因数整定:0.8~0.99 可调
技术特征:电压优先:按电压质量要求自动投切电容器,使母线电压始终处于规定范围。
自动补偿:依据无功大小自动投切电容器组,使系统不过压、不过补、无功损耗始终处于最小的状态。
记录监测:可自动或随时调出监测数据、运行记录、电压合格率统计表等 (选配)。
智能控制:在自动发出各动作控制指令之前,首先探询动作后可能出现的所有超限定值,减少动作次数。
异常报警闭锁:当电容器控制回路继保动作、拒动和控制器失电时发出声光报警,显示故障部位和闭锁出口。
安全防护:手动可退出任一电容器组的自投状态,控制器自动闭锁并退出控制。
模糊控制:当系统处于电压合格范围的高端且在特定环境时如何实施综控原则是该系列产品设计的难点。由于现场诸多因素,如配置环境、受电状况、动作时间、用户对动作次数的限制等 而引起频繁动作是用户最为担扰的。应用模糊控制正是考虑了以上诸多因素而使这一“盲区”得到合理解决。
(三)、低压无功动态补偿装置
概述
采用大功率晶闸管投切开关,控制器可根据系统电压,无功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式,可实现电容器无涌流无冲击投入,达到稳定系统电压,补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。可广泛应用于电力、冶金、石油、港口、化工、建材等工矿企业及小区配电系统。
装置结构及主要元件技术性能
1、装置结构
低压无功动态补偿装置由控制器、无触点开关组、并联电容器组、电抗器、放电装置及保护回路组成,整机设计为机电一体化。
2、主要元件技术性能
(1)控制器
低压无功动态补偿装置控制器为全新数字化设计、软硬件模块化、集成度高、电磁兼容、抗干扰能力强,有12个输出端子,可实现分相、平衡、分相加平衡三种方式补偿。适用范围广,可满足不同性质负荷的补偿需要。可根据系统电压、无功功率控制无触点开关组投切,有手动和自动两种操作模式,并具有过压切除、过压闭锁、欠压切除、超温告警等保护功能。
(2)无触点开关组
无触点开关组是装置的主要执行元件,由晶闸管开关、散热器、风扇、温控开关、过零触发模块及阻容吸收回路构成,一体化设计单组可控最大容量为90kvar,晶闸管开关为进口元件,大功率、安全系数高。
(3)并联电容器组
选用优质自愈式并联电容器,可按不同容量灵活编码组合,投切级数多,大容量补偿可一次到位。
基本工作原理
装置工作时由控制器实时监测系统电压及无功功率的变化。当系统电压低于供电标准或无功功率达到所设定电容器组投切门限时,控制器给出投切指令。由过零电路迅速检测晶闸管两端电压(即电容器和系统之间的电压差),当两端电压为零时触发晶闸管,电容器组实现无涌流投入或无涌流切除。
主要技术参数
1、额定电压 AC220V/380V±10% 50Hz
2、接线方式 三相四线
3、投切依据 系统电压及无功功率
4、响应时间 ≤20ms
5、投切延时 0.1~30s(连续可调)
6、投切精度 平均≤+2%
7、补偿容量 60kvar~1080kvar
8、投切级数 1~18级
使用环境条件
1、工作环境温度 -25℃~+45℃
2、空气相对湿度≤85%
3、海拔高度 ≤2000m(2000m以上采用高原型)
4、安装环境 无易燃、易爆、化学腐蚀、水淹及剧烈振动场所
5、安装方式 户内屏式,户外箱式
6、安装条件 电网中谐波含量符合GB/T14549中0.38kV条款的规定
保护功能
具有过流、过压、欠压、温度超限多种保护。装置能在外部故障和停电时自动退出运行,送电后自动恢复。
(四)、高压无功自动补偿装置
概述
适用于6KV、10KV的大中型工矿企业等负荷波动较大、功率因数需经常调节的变电站配电系统。本装置是根据系统电压和无功缺额等因素,通过综合测算,自动投切电容组,以提高电压质量、改善功率因数及减少线损。本装置适用于无人值守变电站和谐波电压、谐波电流满足国标GB/T14548-93规定允许值的场合。如现场谐波条件超标,可根据情况配备1%-13%的电抗已抗拒谐波进入补偿设备。
结构及基本工作原理
高压无功自动补偿装置,由控制器、高压真空开关或真空接触器、高压电容器组、电抗器、放电线圈、避雷器和一些必要的保护辅助设备组成。数字式高压无功自动补偿控制器是根据九区图结合模糊控制原理、按电压优先和负荷无功功率以及投切次数限量等要求决定是否投切电容器组,使母线电压始终处于标准范围内,确保不过补最大限度减少损耗。在电压允许的范围内依据负荷的无功要求将电容器组一次投切到位。在投入电容器之前预算电压升高量,如果超标则降低容量投入或不投入。异常情况时控制器发出指令退出所有电容器组,同时发出声光报警。故障排除后,手动解除报警才能再次投入自动工作方式。
技术特征
1、电压优先
按电压质量要求自动投切电容器,电压超出最高设定值时,逐步切除电容器组,直到电压合格为止。电压低于最低设定值时,在保证不过载的条件下逐步投入电容器组,使母线电压始终处于规定范围。
2、无功自动补偿功能
在电压优先原则下,依据负荷无功功率大小自动投切电容器组,使系统始终处于无功损耗最小状态。
3、智能控制功能
自动发出动作指令前首先探询动作后可能出现的所有超限定值,减少动作次数。
4、异常报警功能
当电容器控制回路继保动作拒动和控制器则自动闭锁改组电容器的自动控制。
6、模糊控制功能
当系统处于电压合格范围的高端且在某特定环境时如何实施综控原则是该系列产品设计的难点,由于现场诸多因素(如配置环境、受电状况、动作时间、用户对动作次数的限制等)而引起的频繁动作是用户最为担忧的,应用模糊控制正是考虑了以上诸多因素使这一“盲区”得到合理解决。
7、综合保护功能
每套装置有开关保护(选配),过压、失压、过流(短路)和零序继电保护、双星形不平衡保护、熔断器过流保护、氧化锌避雷器、接地保护、速断保护等。
主要技术参数
1、额定电压(AC) 6KV、10KV
2、系统电压取样(AC) 100V(PT二次线电压)
3、交流电流取样 0~5A(若PT取10KV侧二次A、C相线电压时,CT应取B相电流)
4、电压整定值 6~6.6KV 10~11KV可调
5、动作间隔时间 1~60分钟可调
6、功率因数整定值 0.8~0.99可调
7、电流互感器变化 50~5000/5A可调
8、动作需系统稳定时间 2~10分钟可调
使用环境
1、环境温度 -15℃~+45℃
2、相对湿度 ≤85%
3、海拔高度 ≤2000m(2000m以上采用高原型)
4、周围介质无爆炸及易燃危险品、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘挨、安装地点无剧烈振动、无颠簸。
5、供电电源符合国家标准规定,没有较强的谐波分量。
(五)、提升机专用无功补偿
提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成的无功冲击和高次谐波污染等危害不仅危及电网安全,同时也造成提升机过电流、欠电压等紧停故障的发生,影响了矿井生产。因此对提升机供电系统进行无功动态补偿和高次谐波治理,对于提高矿井提升机和电网的安全运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大。
提升机单机装机功率大,在矿井总供电负荷中占的比重较大。伴随煤矿生产规模的扩大、井筒的加深,要求配套的提升机装置容量也越来越大,单机容量已达到2000~3000kW,有的甚至达到5400kW,单斗提升装载量达34t。这么大的负载启动将对电网造成很大的冲击电流,无功电流成分较大,功率因数较低。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性要求更高。
其中大功率提升机主要的问题是:
引起电网电压降低及电压波动;
高次谐波,其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5、7、11等奇次谐波共存的状况,
使电压畸变更趋复杂化;功率因数低;
彻底解决上述问题的方法是用户安装具有快速响应速度的BF-2B动态滤波及无功补偿装置,该装置使用大功率可控硅开关模组。系统响应时间小于20ms,完全可以满足严格的技术要求。我公司具有丰富的煤矿现场成功运行经验,如山西玉华煤矿等项目,滤波及无功补偿装置投运至今运行效果良好,单月节省电费在10万元以上。
无功功率补偿
有功和无功都有功率,是当有功不足的时候,才需要加电容柜来进行补偿无功的。
此时,增加发电机总的输出功率,不会补偿无功,反而会增加无功。
您需要了解无功是如何形成的,一方面是传输线路的损耗,还有就是用电负荷,比方说电机的铜损、铁损等等。总功率加大了,线路的电流增大了,那么,线路的损耗就要增加,无功是增加的。
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