TCR型静止动态无功功率补偿装置

TCR型静止动态无功功率补偿装置一、概述电力系统中的非线性元件会引起系统电压波形畸变，从而形成高次谐波。近年来，因为很多大型电力电子装置在系统中得到应用，这些装置作为一个谐波源，使系统电压的畸变大大增加。一方面使得电力系统的损耗增加，同时，也降低了电力系统的自然功率因数。电网中的高次谐波，对连接在电网上的所有设备都会带来多余的损耗。甚至会对以安装的无功功率补偿装置造成损坏（如，并联补偿电容器鼓肚、爆裂等）。此外，大型冲击性负载（如轧机、电弧炉等）工作时还会对系统电压造成巨大的波动，或者形成闪变。这将进一步使得系统的供电质量变坏，严重时，连接在系统中的其他精密设备甚至无法正常工作。电力电子技术的发展，新技术的推出，电力系统的治理手段快速更新，先进的静止型动态无功功率补偿装置SVC技术的应用，使得电力系统可靠的运行有了保障。二、 SVC功能：1、 在面向工业应用中，以抑制闪变、提高电网的功率因数、滤除负荷的谐波、消除三相不平衡电流、改善电网运行电能质量为主要控制目标；2、 在面向电力系统输电网应用中，以稳定系统电压、提高线路输送能力，阻尼功率振荡，提高电力系统稳定性为主要控制目标。三、 产品特点：1、 采用先进的DSP数字技术运行速度VlOms;控制精度为±0.1度；控制角a范围：105°—165°；2、 采用先进的光电触发技术（光纤通讯），使高低压电气隔离，提高了抗干扰能力。3、 高电位取能技术，使光纤通讯成为可能。4、 BOD晶闸管保护技术，快速有效的保护晶闸管。5、 高纯水冷却技术，使阀组得到快速的冷却，确保晶闸管可靠的工作及效率，与风冷技术相比大大降低运行费用。6、 由于采用国际领先技术，所以系统的兼容性好。7、 与早期风冷技术SVC相比占地面积小。四、工作原理：1、原理说明：a） 调节器自动跟踪具有严重冲击无功功率的负荷的工作状态，发出与冲击负荷所对应的TCR晶闸管阀六相触发脉冲；b） 通过光电转换及高压光缆的传递，使触发脉冲触发各晶闸管c） 调节器的六相触发脉冲通过晶闸管阀电子单元（高电位电子板）、去触发六相晶闸管阀；d） 不同的触发角，改变了流过TCR回路中主电抗器的电流量，从而改变了TCR回路的感性无功功率量；e） 通过TCR回路感性无功功率的跟随作用，使电网上的无功功率趋近于零，或趋于一定值。下式是无功功率补偿的计算式：工Q=QFC+Q负载+QTCR~0（或某一常数）其中：QFC为固定电容器兼滤波器的容性无功功率值（固定量）Q负载为冲击负荷的感性无功率值（可变量）

QTCR为TCR回路的感性无功功率值（可变量）f） 由于晶闸管阀及电子设备的动态响应很快，即实现了动态补偿的功能。g） 通过调节器的检测、运算和调节作用，TCR使三相不平衡的有功负荷得以平衡，抑制电网的负序分量。2、SVC装置原理框图O正吊触发监控柜.工作心、.、、f继电保护柜高压光缆TCR六相检查停止预检蚩二工作/正常六相触发臟中工作故瘴信号O正吊触发监控柜.工作心、.、、f继电保护柜高压光缆TCR六相检查停止预检蚩二工作/正常六相触发臟中工作故瘴信号故陣信号调节柜高电位电子板冷却装置EAF.LF或轧机负荷五、SVC装置配置性能及指标1、TCR控制系统---调节器采用西门子的SIMADYND〃或我公司的全数字控制系统（ABB公司技术），主要功能是利用电力传感器实现电网参数变化检测，并将测量参数进行比较、放大，通过计算机数据处理数学模型运算，产生修正数据六相脉冲信号（控制晶闸管触发角大小），并将调节器输出到TCR阀的触发监控系统。技术指标：适用电压等级为：6~35kV；调节器本身响应时间VlOms，跟踪时间V15ms触发脉冲角误差±0.1度控制器的控制角a范围：105°—165°调节范围：0—100%恒无功功率调节2、 TCR监控系统一-监控器技术指标：供电电源为~220V，50Hz；监控TCR阀六相串联晶闸管是否有击穿故障，高电位电子单元工作是否正常，BOD器件是否有动作；查询各晶闸管的状态和BOD动作的具体位置，并显示；晶闸管每串损坏数目W2个，进行声光报警并显示。晶闸管每串损坏数$3个时，发出TCR紧急跳闸命令；对监控柜的二台24V电源和二台5V电源进行监视，当24V或5V电源中有一台发生故障时，进行声光报警。当24V或5V电源二台均有故障时，则发出TCR紧急跳闸指令。3、 TCR---阀组TCR晶闸管阀组：是由多支反并联晶闸管串联、咼电位板、阀基电路、光纤、咼纯水冷却管路等组成。通过电角度控制晶闸管回路电流的大小，实现相控电抗器的电感量的改变。4、 相控电抗器：是一个可控的感性负载，通过控制系统对可控硅阀的电角度控制，改变补偿电抗器的电流大小，从而达到动态无功补偿的目的。形式：干式、空芯、铝导线、双线圈、环氧树脂浸玻璃纤维绕包、防污绝缘子。接线：三角型接线额定电压：10KV环境温度：40°C绝缘耐热：F级触发角：105°--165°安装方式：分相安装使用条件：户外环境温度：40°C噪音水平：距电抗器中心2m处噪音不大于55dB执行标准：GB10229《电抗器》IEC289《电抗器》5、冷却装置: 智能型闭路循环纯水冷却方式型号：密闭循环水冷却方式技术条件：冷却介质电阻率：在标准条件下（25OC）$5MQ.cm自动控制功能：根据被冷却电子元件的发热量和环境温度自动调节冷却循环介质温度，当因故障此温度超过规定范围时，自动发出报警信号，并可根据设备运行状况，发出主机停机信号。通过RS485通讯接口系统还随时监控工作介质流速、压力以及液位、电导率是否越限，发出相关越限报警信号。系统的控制柜面板上同时设有各关键参数及工作状态的显示器六、使用效益电压是电能质量的主要指标之一，国家规定了电压偏移幅度的容许范围。电力系统电压的偏移在很大程度上取决于系统内无功功率的供求情况。目前我国电力系统无功功率的基本情况是供不应求，因此各地区电压普遍偏低，从而造成各种危害。晶闸管变流设备应用量猛增，从而谐波公害接踵而来，危及有关电工设备使其过负荷。电弧炉和轧机在工作周期中，会产生严重的无功冲击、电压闪变，功率因数下降等问题。TCR型动态无功补偿装置SVC从根本上解决解决电力系统的电能质量问题，其使用效益表现在以下几个方面：1、 增加了电力系统功率传输能力在负荷处安装SVC装置进行无功补偿后，负荷向系统吸取的无功功率显著减小，由系统供给负荷的总容量也相应减小，系统就可以把这些节余容量供电给其它新添负荷。因而在输电线路结构不变的情况下，提高了系统输送容量。2、 减小线路能量损耗电力网运行时，电流通过电力网参数时，就会产生功率损耗和能量损耗，负荷的有功功率只能是由发电机供给，负荷的无功功率可以就地补偿，因而网络的线损就可大大降低。3、 提高功率因数为了奖励企业提高功率因数，电力部门对工业用电规定了依照月平均功率因数调整电费办法有奖有惩。显然，采有SVC装置的企业可得到明显的经济效益。4、 抑制谐波，消除危害谐波产生的危害，大体上也有两个方面其一是对通讯线路造成的感应干扰；其二是对一般设备造成危害。谐波对设备造成的危害不容忽视的。SVC装置的经济效益十分显著。它除体现于上述四个方面外，对系统振荡的抑制和提高系统的瞬态稳定性也有良好的作用。混合型静止无功功率发生器混合型静止无功功率发生器（HSVG）是我公司与清华大学于2001年8月签定合作协议，共同开发生产推广应用的产品，在技术水平上处于国际领先水平（目前国际上只有日本、美国、德国等国有此项技术）。HSVG由启动整流器、逆变器（由若干GTO或IGCT组成）、直流电容器、多重逆变输出变压器，控制、监测、保护单元及高纯水冷却装置等组成。是将SVG装置与滤波FC装置经过合理的优化配置，构成了混合型静止无功功率发生器HSVG。对于相同的无功补偿容量，HSVG补偿方式与SVG补偿方式相比，可以减少SVG本身的容量，降低整个装置的造价。HSVG可广泛应用于电力系统、电气化铁路、冶金行业及其他电压负荷有剧烈波动的行业。HSVG控制器具有以下特点：a．控制速度快：由于HSVG本身响应时间短，因此对控制器快速性要求较高，一般要求其反应时间必须在lms左右；b．高精度的控制角:由于HSVG一般采用电压源逆变器型结构，且装置的电抗较小，一个较小的角度误差将引起HSVG的过电流，因此对控制脉冲的精度要求高；C.多功能、多目标控制：由于HSVG必须具有多种功能和目标，如调节无功功率、稳定电压、提高系统暂态稳定水平、阻尼系统振荡等，因此，要求HSVG的控制器必须是具有完成多种功能和目标的控制器。控制器主要功能：产生触发脉冲。产生一定规律的触发脉冲，经门极驱动电路放大后去控制GTO的导通和关断，使HSVG能产生正确的阶梯波电压。脉冲同步。根据从电网取回的同步脉冲，产生出与电网电压同步的脉冲信号，使HSVG产生的阶梯波电压与电网电压保持同步，从而使HSVG能正确并网运行。控制HSVG行为。这包括控制HSVG阶梯波电压与电网电压的相角差6，从而能准确地控制HSVG的无功功率输出以及控制GTO的导通角0，从而控制直流侧电容电压，保证该电压在GTO的安全工作范围之内。高层保护功能。由于一般情况下HSVG控制器可以完全控制HSVG的电流，因此必须具有保护功能。HSVG控制器的保护功能是一种高层次的保护，当HSVG运行在过载或其他不正常状态下，而电流又没有超过保护动作的整定值时，控制器应通过保护功能使HSVG回到正常工作状态，避免HSVG底层保护动作，从而使HSVG能连续地正常工作。控制器具有自我容错功能。一旦控制器自身有些元件出现错误，如电压互感器（TV）断线等，控制器应能立即发现并报警，同时不使装置退出运行，故障修复后，可很容易地恢复。操作简单可靠、便于现场使用。HSVG控制器就是根据上述功能加以设计的，它采用双DSP结构，其中一个DSP负责脉冲的产生与发送，另一个DSP负责数据处理与控制，产生控制角去控制脉冲，TV、TA和A/D主要用来进行信号采集。SVG的基本原理:图2给出了SVG的等值电路，其实质是一个可控电源（用UI表示），为系统（用Us表示）提供

无功电流。无功电流。SVG的主要部件是逆变器，逆变器由可关断电力电子器件构成。SVG直流侧电容器要求的容量很小，耐压也很低，因为它仅起到支撑直流电压的作用，而不是用于储能。图3给出了SVG进行无功补偿时的工作原理。当UI=Us时，SVG输出的无功电流为零，不向系统吞吐无功，如图3(a)所示；当UI>Us时，SVG向系统提供容性无功，如图3(b)所示;当UI<Us时，/r/