SVG产品说明书

1、 SVG高压动态无功发生与滤波器使用说明书 概述部分1.1电网质量的现状及危害在电力系统中，由于大量电动机负荷和其它用电设备的投入，造成电网供电质量下降，即功率因数较低、电压波动较大。近年来由于变频器和整流设备等电力电子设备的广泛使用，使得电网受到严重的谐波污染。在工业负荷发达的电网，日耗电量巨大，负荷呈非线性和冲击性，引发了多种电能质量问题，主要包括功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动。电能质量问题概括如下：1、电网的功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产率。2、传动设备的频繁起动造成了无功冲击，引起电网电压降低、电压波动和电压闪变，严重时导致传动装置及

2、保护装置无法正常工作甚至影响生产。3、由于变频器等电力电子设备的使用，产生高次谐波电流，导致电网电压和电流畸变；电压和电流谐波对电网和用电设备产生以下恶劣后果：谐波会导致保护及安全自动装置误动作，影响生产谐波导致电容器组谐波电流放大，使电容器过负荷或过电压，甚至烧毁谐波会增加变电器损耗，引起变压器发热谐波导致电力设备发热，增加损耗；电机力矩不稳甚至损坏，降低生产率谐波会加速变压器和其它电力设备的绝缘老化谐波会干扰通讯信号，严重时使通讯无法正常运行，严重影响生产4、导致电网三相不平衡，产生负序电流使电机转子发生振动。综上所述，电网的谐波和无功问题日益突出，整个供配电系统的安全运行存在较大的隐患。

3、因此，世界各国电力系统近年来纷纷采用了动态无功补偿装置和谐波治理装置来提高电网的电能质量，同时，由于电能质量的提高，也使电力系统和工矿企业获得了丰厚的回报。1.2谐波的定义国际电工标准给出的谐波定义为：谐波是频率为基波频率整数倍的正弦波谐波是由非线性元件或非线性负荷产生的，相对于系统而言可称其为谐波源，对于补偿装置，我们称其为谐波负荷。电力系统中常见的非线性负荷有：大功率换流设备，电力机车如电气化铁路、市内电车等，电弧炉、电弧焊机和日光灯等含有电弧的设备，电力变压器、铁心电抗器等含有磁饱和特性的设备。1.3谐波解决方案目前，解决谐波“污染”的主要途径是对谐波进行补偿，而高压谐波补偿的一个重要方

4、式是采用动态滤波器（SVG）。动态滤波器是一种电力电子装置，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流相反的补偿电流，从而使电网中只含有基波电流。这种滤波器补偿特性不受电网阻抗的影响，而且可以对频率和幅值都随时间变化的“准”谐波进行补偿，因而受到广泛的重视。我们研制的动态无功发生及滤波器，不仅能吸收大容量的无功功率，提高功率因数，而且能够吸收任意次的谐波，满足国际要求。目前，这种装置是防止电网“污染”，提高电能质量，节约电能理想设备。我们采取的对策是一种基于波形的补偿原理，对各种不同的负荷特性进行统一的综合补偿。也就是说将无功、谐波和负序看作一个“畸变波形”分量，统

5、一进行补偿。 产品介绍部分2.1SVG系列动态无功发生器型号说明补偿容量（KVR）设计序列号电压等级（kV）辅助代号高压动态无功发生及滤波器2.2SVG主要产品功能1）功率因数动态补偿，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、电力机车等，在运行中都能表现为感性，需要消耗大量的无功，增加了供电线路上的电能损失，降低了电压质量，同时无功电流也降低了发、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，增加变压器损耗，加大生产成本。SVG可跟随负荷无功的变化，实现无功功率的动态补偿，使线路损耗降到最低，并且充分提高了发、输、供电设备的利用

6、率。2）谐波动态补偿，改善电能质量，节能降耗非线性负荷在在产生冲击性无功功率的同时，常常对公用电网注入大量谐波。并联电容补偿可以降低线损提高供电电压质量，但并联电容不能适用冲击性无功功率的动态补偿，而且电容器的广泛应用又使谐波放大现象更加普遍，加剧了谐波的影响并恶化了电能质量、又增加了电能损耗SVG采用以IGBT技术为代表的有源滤波技术，响应速度快、可靠性高、动态跟踪补偿基波无功及各次谐波，SVG具备滤波性能不受系统参数变化的影响、无谐波放大危险等突出优点，是动态无功补偿和谐波治理的首选节能解决方案。3）输电系统稳定控制，提高线路传输容量在长距离输电线路中点安装SVG装置，不但可以在正常状态下

7、补偿线路的无功功率，而且可以在系统故障情况下，提供及时快速的无功调节，阻尼系统震荡，提高输电系统稳定性，从而有效提高线路输电容量。维持负荷端电压，加强系统电压稳定性对于负荷中心，由于负荷容量大，而且有没有大型无功电源支撑，因此容易造成电压偏低甚至电压崩溃的稳定事故。SVG具有的快速调节无功功率的功能可以有效维持负荷侧电压，提高供电系统的电压稳定性。电压波动与闪变抑制非线性负荷，如电弧炉、轧钢机、电气化铁路等，负荷的快速变化引起电压波动和闪变，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，保护装置误动及设备烧坏等事故，并且设备性能、生产效率和产品质量都将受到影响。电压波

8、动和闪变对安全生产及人体健康都是极为不利的SVG的快速响应使其特别适合于电压波动和闪变的抑制，国际大电网(CRGRE)也将其推荐为如电弧炉等快速波动负荷引起的电压波动和闪变抑制的首选方案。不对称负荷平衡补偿三相电压不平衡对用户的用电设备和电网的输变电设备造成很大危害：导致中性点形成较高对地电压，使电子设备积累大量的静电而造成致命的损坏；负序电流会造成变压器损耗加大，造成变压器发热，有效输出容量减小；三相不平衡运行，将增加输配电线路的损耗。2.3SVG主要产品特点响应时间快。受电容器放电时间及机械投切装置的蓄能所限制，自动投切电容器组装置的响应时间需要几秒钟至数分钟；SVC的响应时间约为2010

9、0ms；SVG装置补偿响应时间可达5ms以内，真正实现动态补偿。抑制电压闪变或跌落。SVG装置可以有效的抑制电压闪变或跌落。连续补偿，功率因数可连续动态控制。不会产生谐波放大现象。可应用于谐波问题较为突出的地方，如使用变频器、感应加热电源、可控电阻炉、电解电镀整流电源的配电系统中。可以发出容性无功，也可产生感性无功。既可用在感性负荷场合，还可用在容性负荷的场合，可以提高补偿效果，降低线路损耗。输出无功不受电网电压高低的影响。而电容器投切型或SVC的无功均与电压平方成正比，电压低时，无功输出大幅下降。一般情况下，电容器型补偿装置的利用率只有60%80%，而SVG为100%。必要时可同时对谐波和无

10、功功率进行补偿。采用H桥级联多电平电路架构，直接接入6kV、10kV、27.5kV和35kV。采用了N+1或N+2冗余结构，当一个H桥链节损坏后，装置仍可继续满负荷运行，装置自身运行可靠性极高。SVG装置接入电网，采用LCL结构，与传统的采用单个电抗器直接接入电网相比，具有以下优点：适应于任何现场电网系统阻抗，不会发生谐振，保证装置的可靠性和安全性；SVG工作时，IGBT高频开关产生的高次谐波不注入电网；补偿无功和滤除谐波的效果更好。SVG的控制系统采用大规模可编程逻辑阵列（FPGA）进行集中控制，（FPGA）时钟频率根据需要最高可到200MHz，内部有84个硬件DSP数字信号处理器单元，18

11、0万逻辑门，因此擅长于进行数字信号处理。该控制系统计算能力强，响应速度快，因此可采用更高级的控制算法，进而大大提升SVG的性能。采用新型的控制算法和调制方式，并结合控制系统的超强计算能力，使SVG装置滤除谐波的能力大大增强，可滤除30次以内所有谐波，滤波效率达97%以上。高安全性：SVG设计上遵循高压国家强制规范，高压主回路与控制回路之间光纤连接，安全可靠；完善的保护和故障报警设计：SVG设置有完备的系统保护功能和功率单元保护功能，各种保护动作后，能实现故障自动记录、事故记忆，故障记录能自动记录各种保护的动作类型、动作时间,可以帮助技术人员分析故障原因，并进行故障定位；高灵活性：SVG通过PL

12、C进行现场控制，可通过人机界面修改参数设置灵活改变控制方式，具有多种标准通信协议可方便与中控系统进行通信；安装、调试、维护方便：SVG功率单元按抽屉形式设计，功率单元与外接线采用接插件方式，无需人工接线，具有良好的互换性，方便更换。外型尺寸部分装置型号电压等级额定容量外型尺寸SVG-2000/066kV2000kVar2400*2300*1200SVG-3000/066kV3000kVar2700*2300*1200SVG-4000/066kV4000kVar3000*2300*1200SVG-5000/066kV5000kVar3300*2300*1200SVG-6000/066kV6000

13、kVar3600*2300*1200SVG-2000/1010kV2000kVar2800*2300*1200SVG-4000/1010kV4000kVar3500*2300*1200SVG-6000/1010kV6000kVar4100*2300*1200SVG-8000/1010kV8000kVar4700*2300*1200SVG-10000/1010kV10000kVar6200*2300*1200SVG-12000/1010kV12000kVar7100*2300*12001、上表中的外型尺寸包含功率单元柜、控制柜二套柜体，不包含进线电抗器柜，柜体总体高度不包含底部基座槽钢(100m

14、m)和柜顶散热风机(286361mm)的尺寸；2、电抗器柜以电抗器的尺寸为准，以上设备尺寸如有变动，恕不另行通知。 图1SVG室内放置尺寸 工作原理部分4.1SVG动态无功发生及滤波器的工作原理：SVG动态无功发生及滤波器采用与系统并联的方式，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现滤除谐波、动态补偿无功的功能。如图2所示为SVG动态无功发生及滤波器的系统原理图，SVG实际上可以称为任意波形发生器，或者可称为可控非线性元件。有源滤波器可以对任意无功及谐波电流进行补偿。图2SVG原理框图图3SVG主电路原理图如图3所示

15、，SVG的主电路主要包括控制系统、IGBT功率单元和电抗器部分。通过对功率单元的控制，可以调节功率单元的输出电压，进而调节电抗器上的电流，使SVG吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的；同时使SVG产生指定的谐波来补偿负荷中的电流谐波，实现谐波补偿的目的。SVG级联多电平变流器SVG级联多电平变流器通过将多个低压功率单元的输出叠加起来得到接近正弦的高压波形。功率单元如图4所示是改进优化后的标准单相低压PWM（脉宽调制）逆变器。图4标准单相低压PWM（脉宽调制）逆变器结构所有的功率单元都接收来自同一个主控单元控制器的指令。这些指令通过光纤传输以保证高压与低压隔离。由图5图6可以看到

16、，传统的两电平电压源型变流器通过输出占空比经调制的正向电压和反向电压方波来获得一段时间内对正弦波形的平均近似。这种方式必然意味着高谐波分量和较高的高频噪声。由于这种变流器要求功率器件开断频率要数十倍于50Hz基频，随之带来对功率器件品质的高要求和较高的开断损耗。而多电平级联式电压源型变流器可以以低得多的器件开断频率，获得非常逼近于正弦波的输出电压波型，因此同时具有成本低廉、损耗小、谐波污染少、可靠性高等多项优势。同时，模块化的设计使得其可靠性和可维护性均远优于之前所有的高压电压源型变流设备。*弋*=Ud/2dU/2dvdn图5两电平逆变器的输出电压波形和拓扑结构50000t0.02图6多电平级

17、联式逆变器的输出电压波形和拓扑结构SVG控制系统SVG控制系统由主控单元和PLC组成，主控单元由电源板、采样板、主控板和光纤板组成。采样板对系统电压电流信号进行检测、将信号进行量程转换和滤波，然后再通过母板送到主控板上，主控板的核心器件由DSP+FPGA组成，对信号分析做出处理，对各功率单元进行PWM波形控制、触发、封锁、旁路IGBT,使SVG提供需要的波形输出，PLC接收用户的控制指令（运行、停止、急停等），实现各种开关信号逻辑处理。控制系统还对SVG各部件的状态（如各个功率单元、电抗器、风机等）进行监控，提供故障诊断信息，实现故障的报警和保护。在现场应用中，控制系统可实现与现场的灵活接口，

18、提供现场需要的控制功能，方便改变控制方式，满足用户现场的特殊要求。表格1SVG的三种运行模式运行模式波形和相量图说明空载运行UI=Us，L=，SVG模式不吸发无功容性运行模式U.U，I.为超前的IsL电流，其幅值可以通过调节ui来连续控制,从而连续调节SVG发出的无功UIU，I为滞后的感性运行电流。此时SVG吸收模式的无功可以连续控制。4.2SVG与SVC性能比较动态无功发生及滤波器(SVG)动态无功补偿器(SVC)描述动态响应速度vims2040msSVG从容性无功的运行模式到感性无功的运行模式的转换可以在1ms内完成，这种极为迅速的响应速度完全可以胜任对任何冲击性负荷的补偿，而SVC无法比

19、拟的。电压闪变抑制能力5:13:1SVC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也不会增加；而SVG不受响应速度的限制，增大装置容量可以继续提咼抑制电压闪变的能力。谐波含量小本身就是重要谐波源SVG米用了PWM技术和级联多电平技术，因此自身产生的谐波含量很低。SVC本身是一个很大的谐波源，其产生的谐波对系统的影响大小，取决于与其匹配安装的滤波器的性能及各种情况下的失谐效应。装置功耗比TCR至少低2%电抗器功耗大在SVC装置中的TCR电抗器的功耗大约占装置总功耗的半。由于SVG无需大容量的电抗器作为储能元件，因此装置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的TCR至少低2个百分点

20、。占地面积是SVC的1/3以下大SVC装置米用电容器、电抗器作为无功补偿器件，因此需要较大容量的电容器和电抗器等空气绝缘元件，占地面积比较大；SVG的占地面积小于SVC占地面积的1/3。装置噪音低电抗器电磁噪声很大SVC装置中TCR部分通过电抗器实现无功补偿，电磁噪声很大，产生噪声污染。而SVG通过逆变器实现无功补偿，运行过程中电磁噪声显著降低4.3SVG与TCR/MCR性能比较SVG的核心技术是基于可关断电力电子器件IGBT(绝缘栅型双极晶体管,可实现快速的导通/关断控制，开关频率可达到6KHz以上)的电压源型逆变技术。它可以快速、连续、平滑地调节输出无功,且可实现无功的感性与容性双相调节。

21、在构成上，TCR是通过斩波控制，实现电抗器的等值阻抗调节；MCR是通过可控硅励磁装置控制铁心饱和度，从而改变等效电抗的装置，两者都属于阻抗型补偿装置；SVG是通过逆变器的控制实现无功的快速调节，不再需要大容量的交流电容/电抗器件，是属于电压源型的主动式补偿装置。与相控电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比，SVG的具有明显性能优势：SVG能耗小，相同调节范围下，SVG的损耗只有MCR的1/4，TCR的1/2，运行费用低，更节能环保；SVG是电流源型装置，主动式跟踪补偿系统所需无功；从机理上避免了大容量电容/电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象；在电网薄弱的末端使用，其安全性比阻抗型装置更高

22、；SVG的响应速度更快，整体装置的动态无功响应速度小于10ms,而TCR型SVC的响应时间约为20-40ms，MCR型无功补偿装置响应时间在200ms以上。相比之下，SVG实现了质的飞跃，首次将动态无功补偿的响应时间缩短到一个工频周期之内，是唯一能够满足现行风电/太阳能并网规范新国标的无功补偿设备；SVG的谐波特性更好。TCR/MCR运行过程中都产生较大的谐波，尤其是TCR，最大谐波电流含量达到20%以上。而SVG自身不产生谐波，同时还能滤除系统谐波，保证运行安全性；SVG采用模块化设计和户柜式安装，工程设计和安装工作量小；TSC0.4容性电流0感性电流系统电压MCR/阻拡耘u21xSVC+电

23、流源特性图7TCR/MCR和SVG补偿的电压电流特性6)TCR/MCR是阻抗型特性，输出无功容量和母线电压的平方成正比；SVG输出容量和母线电压成线形关系。在母线电压偏低的情况下，SVG出力大，补偿效果更好；7)SVG的噪音很小，更符合节能环保的设计理念。表格2SVG与TCR的比较分析汇总表性能特点SVG型补偿装置TCR型补偿装置SVG型补偿装置的优势与特点补偿原理电压源型逆变器可控硅调节电抗可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补偿要求，意时刻的功率因数达到0.981.0SVG的补偿原理和具体实现方式都更为先进，具备以下优势与特点。无功补偿能力感性/容性双向可调只能提供感性无功和T

24、CR相比，SVG只需要配半容量的电容器，就可达到同样的容性无功补偿范围，且无需配置滤波支路。由于无需滤波，任何时候都可对SVG配套电容器组进行扩容或改造，满足可能的工况变化带来的新需求。谐波特性不需增加滤波支路情况下，具备滤除谐波的能力TCR自身产生较大谐波，必须配备各次滤波支路SVG在不需要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备治理能力。可完全滤除50次及以下谐波，可滤除风机产生谐波，或滤除背景谐波防止其对风机的影响。TCR自身产生谐波，必须配备滤波器组滤除自身谐波才能工作；若需要同时滤除背景谐波，还需要增加滤波器容量。占地面积小大TCR型：由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、三组滤波装置构成；SV

25、G：控制、启动、IGBT阀体、连接变压器、一组固定电容装置构成；SVG型的占地面积小半以上。运行安全性可控电流源阻抗型，易谐振SVG是直接电流控制，电流输出可以限幅，不会发生谐振或谐波电压放大，安全性咼。TCR是阻抗型补偿，在长期运行过程中，系统运行情况改变、SVC中的电抗器、电容器参数发生变化，都易导致谐波电压放大，影响系统安全性。闭环响应速度10ms以内4060ms以内响应速度快，具备超强无功补偿与谐波滤除作用。SVG米用新型电力电子器件IGBT，开断时间小于10us，而TCR采用晶闸管的开断时间10ms，相差1000倍，导致SVG响应速度更快。损耗小,0.8%11.2%SVG运行损耗低，

26、主要是连接变压器损耗和IGBT损耗，成套装置的运行损耗约0.8%左右，而SVC中仅相控电抗器的损耗就达0.9T%，加上晶闸管损耗、滤波支路损耗，总损耗达到1.2%左右。无功调节方式直接控制输出无功电流调节并联阻抗输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快，使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。噪音小较大由于没有相控电抗器、谐波特性好，SVG的噪声比TCR要小。可靠性、可维护性模块化，设计与工程简单模块化，设计与工程简单SVG可靠性高，维护量小：满足IGBT功率模块N-1运行方式，即一个功率模块故障后，整个设备仍可继续运行在额定容

27、量。TCR中采用晶闸管串联，易发生晶闸管成组损坏。技术指标部分项目指标使用标准Q/XDL18-2011安装地点室内柜装式拓扑结构功率单元级联PWM电压源稳态电网电压(+10%-20%)额定电压，频率50Hz(5%)补偿谐波范围250次响应时间Vims开关频率10kHz（平均）有功功率损耗5%可靠性指标（平均无故障工作时间）25000小时功率单元控制信号连接方式光纤电缆噪声等级65dBA(1米处)防护等级三IP20冷却方式强制风冷操作方式触摸屏界面语言全中文接地要求接地电阻1Q操作使用部分6.16介绍SVG系列动态无功发生及滤波器的操作可通过按钮和触摸屏两种方式实现十分易于使用的。触摸屏作为一种

28、最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，用户只要用手指轻轻地碰触摸屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当。SVG采用触摸屏作为直接操作界面，大大方便了用户的控制操作。6.2门板上按钮的使用用户对SVG动态无功发生及滤波器的操作，是通过门板上的按钮来完成的。如下图为SVG动态无功发生及滤波器控制柜面板上的按钮图。其中上排四个为指示灯，下排两个为操作按钮。上排四个指示灯分别为电源指示灯、主开关合指示灯、运行指示灯和报警指示灯。电源指示灯：当SVG动态无功发生及滤波器上电后该灯会常

29、亮。主开关合指示灯：合主开关成功后，该指示灯常亮。运行指示灯：SVG并网后，该指示灯常亮。报警指示灯：SVG出现故障后，该指示灯会被点亮，同时蜂鸣器会响。急停：当装置出现故障时，按下急停按钮，SVG的主开关合跳开，同时主控封锁脉冲，装置停止工作。停止/启动：主要用于控制SVG的起停。对于客户来说，SVG的操作只需通过这个开关按钮即可实现。开机：装置的启动过程很简单。在保证没有异常的情况下，用户先把急停按钮松开，然后把停止/启动开关按钮拨至启动。SVG动态无功发生及滤波器即开始运行，自动补偿无功或谐波。停机：当现场需要SVG停机时，操作人员需先将停止/启动开关按钮拨至停止。6.3人机界面的操作柜

30、门上的人机界面上电后直接进入主菜单:主菜单下有7个子菜单，实际使用中，用户只需要关注主控界面/实时数据/故障显示/故障记录。主控界面：显示操作命令及状态显示实时数据：实时显示当前电网参数数据故障显示：显示当前各单元故障状态故障记录：显示各单元故障记录6.3.1主控界面0训试歹停机孑主控界而自栓完就系髡电洗黑统电压直漓电庄输出电流无时电流退度自谨运行电阻倍对率控和淆故倖主开关合自栓电進-控制调试并阿宛咸PL下发册岡主开关势鬼.鱼別6.3.2实时数据实时数据界面实时显示当前电网参数，包括系统电压、电流及总畸变率/功率因数/各单元直压/各单元输出电流/各单元温度等参数。点击“返回”回到主菜单。 6.3.3故障显示实时显示当前单元和IGBT故障信息，点击“返回”回到主菜单。 6.3.4参数设置显示参数设置信息，点击“返回”回到主菜单。IM、RI痙教设置世回m旌板切駱傘令枪入命令状态输出i滦切檢|肢、1输出速断切愉2、厂创系统过公切险|投入|系统久压授入|三艄不中衡g授入jPT7CT断蓟切於|府.1系虢电压异常切除自检/合主秆关切於1化71S 话1危O帚j|二二= 6.3.5故障记录实时记录了“单元故障”发生的时刻及单元故障内容，点击“返回