风电场SVC系统运行规程

风电场SVC系统运行规程1.适用范围本规程适用于中国水电顾问集团风电张北有限公司坝头风电场SVC系统的运行和维护管理。2.引用标准国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）厂家培训资料及相关技术说明书3.SVC系统的技术规范3.1SVC装置接入点系统条件额定电压：35kV最高电压：40.5kV三相不平衡电压：≤5%额定频率：50Hz最小频率：49.5Hz最大频率：50.5Hz全波雷电冲击电压（峰值）：185kV工频一分钟耐受电压（有效值）：95kV35KV系统短路水平（三相，有效值）：31.5kA3.2技术指标220kV母线电压：短时闪变Pst：1.0长时闪变Plt：0.8电压波动限制值：2%3.2.2控制目标以装置自动调节220kV母线电压或35kV母线电压配置，可以在两者之间进行控制目标切换。但是切换之前，必须先将系统停运，切换之后再投入运行。3.2.3对谐波的限制电压总谐波畸变率：2.0%奇次谐波电压含有率：1.6%偶次谐波电压含有率：0.8%3.2.4SVC响应时间：≤30ms额定容量的0.8%3.3TCR相控电抗器主要技术参数产品类型：干式空心电抗器三相额定容量：31Mvar额定电压：35kV最高工作电压：40.5kV额定电感：2×75.47mH每相总电抗值偏差在±2%以内长期过流倍数：1.1频率：50Hz绝缘耐热等级：F级噪音：距离SVC围栏1m处应不大于60dB安装方式：每相双层叠放3.4电容器主要技术参数系统额定电压：35kV额定频率：50Hz接线方式：单星型电容器组额定相电压：27kV电容器组额定容量：H3（三次滤波）安装/补偿容量：19200/11921Kvar；H5（五次滤波）安装/补偿容量：20160/13084Kvar；总计安装/补偿容量：39360/25005Kvar；电容偏差：允许偏差为装置额定电容的0～+5%电容器内置熔丝，内置放电电阻。工频稳态过电压能力：工频过电压最大持续运行时间1.10Un长期1.15Un每24h中有30min连续1.20Un5min1.30Un1min稳态过流能力：电容器组成套装置应能在方均根值不超过1.1×1.30In的电流下运行。该电流系由1.1Un、电容值偏差及高次谐波综合作用的结果。介质损耗角正切值：电容器在0.9～1.1倍工频交流额定电压下，20℃时介质损耗角正切值不大于0.0005。3.5干式滤波空心电抗器技术参数系统额定电压：35kV电抗器额定电压：35kV额定频率：50Hz爬电比距：≧3.1cm/kV（最高工作电压条件下）额定短时耐受电流：31.5kA3.6电压互感器板输入额定电压：200V测量范围：0～240V（50Hz）电压变比：200:5绝缘电压：原边与副边电路之间300V（50Hz），耐受时间1分钟线形失真：<0.1%频率范围：50Hz±10%工作温度：-40～+85摄氏度3.7脉冲单元主要技术参数：供电电压：DC28V两路、DC18～48V一路、DC500V/400V一路触发信号形式：方波信号脉冲形式：脉冲序列脉冲电压：36V脉冲周期：500μs脉冲电流峰值：10A外部故障禁止脉冲功能：有内部过流或过压保护功能：有4.SVC工作原理SVC称为“静止型动态无功补偿器”，主要用于补偿用户母线上的无功功率，这是通过连续调节其自身无功功率来实现的。用表示系统总无功功率，为用户负荷的无功功率，为晶闸管控制电抗器（以下简称TCR）的无功功率，为电容器无功功率，上述平衡过程可以用如下公式来表达：无功补偿原理示意图如图所示，A为系统工作点。负荷工作时产生感性无功，补偿装置中的电容器组提供固定的容性无功，一般情况下后者大于前者，多余的容性无功由TCR平衡。当用户负荷变化时，SVC控制系统调节TCR电流从而改变值以跟踪，实时抵消负荷无功，动态维持系统的无功平衡。TCR装置的组成和工作原理如下图所示：TCR装置原理示意图TCR的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联。晶闸管在电源电压的正负半周轮流工作，当晶闸管的控制角α在90°到180°之间时，晶闸管受控导通（控制角为90°时完全导通，180°时完全截至：运行中实际设置为0°-90°）。在网压基本不变的前提下，增大控制角将减小TCR电流，减小装置的感性无功功率；反之减小控制角将增大TCR电流，增大装置的感性无功。其电压－电流特性曲线如图2(b)所示，每条曲线是TCR在导通角为某一特定角度下的伏安特性。就电流的基波分量而言，TCR装置相当于一个可调电纳。其等效电纳为：其中α为晶闸管导通角，L为电抗器电感值，w为网压的角频率。5.SVC控制系统组成SVC控制系统由控制柜、脉冲柜和功率单元三部分组成。控制柜采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，同时监测晶闸管运行状况。脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发。功率单元由晶闸管、阻容吸收、热管散热器、脉冲变压器、BOD板和击穿检测板六部分组成，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下操纵晶闸管通断，使电抗器流过预期的补偿电流。其基本结构框图示意如下：SVC控制系统基本组成简图此外，为便于用户随时查看SVC设备运行状况，在设备侧工控机和用户监控室侧PC机上分别安装了相应的SVC监控软件，通过该软件可实时、详细的了解到设备运行参数以及各部分性能状况。下文将就上述控制柜、脉冲柜、功率单元以及SVC监控软件作详细介绍。6.控制柜6.1控制柜组成控制柜由数显表单元、微机监控单元、开关面板、主控单元、采样单元、输入输出单元、整流部分及柜内风机和照明组成，正视图如下：控制柜示意图（最终产品以实物为准）控制柜内部功能框图如下：控制柜内部功能框图6.1.1数显表单元：控制柜数字表从左到右依次显示TCR电流，系统电网电压，系统功率因数。6.1.2微机监控单元微机监控单元采用研华AWS-8248V一体化工业电脑，坚固、可靠、可扩展，带有不锈钢机箱和高强度铝质面板，密封良好，能够适应恶劣、多尘的工业环境。6.1.3开关面板①最左侧两个按钮为控制柜及脉冲柜电源开关，绿色为启动按钮、红色为停止按钮，两按钮均采用点动方式操作。②中间旋钮为急停旋钮，当设备发生紧急事故时旋转该按钮可迅速切分断路器，分断高压。③急停旋钮右侧有4个指示灯，蓝色为本机电源指示，控制柜上电时点亮；黄色为故障显示，设备发生故障时点亮；红色为高压合闸指示，绿色为高压分闸指示，当高压合闸后合闸指示点亮、分闸指示熄灭，高压分掉后合闸指示熄灭、分闸指示点亮。6.1.4主控单元主控单元是整个SVC控制系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采样、运算，最后得出晶闸管触发角，转换为光信号后传送给脉冲柜。同时，主控单元以通讯方式将工控机设定的各种参数传给主控单元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反馈回工控机。主控单元包括以下板卡：主控单元插卡箱板卡列表名称电源模块C02电源模块C01驱动板通讯板滤波板保护板控制板电流采样板无功采样板数量（块）11111121采样单元由1块电压互感器板和5块电流互感器板组成。电压互感器实现网压Uab、Ubc、Uca采样的前置处理，将PT输出的0～100V电压信号变换到±5V。电流互感器实现网流、TCR电流以及滤波通道电流采样的前置处理，将CT输出的0～5A电流信号变换为±5V电压信号，供主控单元使用。6.1.6输入/输出单元输入/输出单元为主控单元输入、输出的开关信号配备隔离继电器，同时为主控单元和采样单元提供直流供电。本单元包括3块继电器板和1个继电器盒。7.脉冲柜7.1脉冲柜组成脉冲柜由指示单元、晶闸管监测单元、脉冲形成单元、光电转换单元、供电单元和低压导通实验单元组成，如下图所示。脉冲柜示意图（最终产品以实物为准）脉冲柜接收到控制柜给出的晶闸管触发光信号后，驱动脉冲触发光电转换板，将光信号转换成电信号送给脉冲形成单元，在此形成六路强触发脉冲后经由阻抗匹配板送阀组柜分别触发六路晶闸管。与此同时，脉冲触发信号送脉冲检测板，再变换为光信号后反馈给控制柜，供其检测触发脉冲是否正常。该单元指示脉冲柜工作状态，面板上有红色和绿色两个光示牌：其中绿色为脉冲柜供电指示，当脉冲柜上电后，绿色光示牌点亮；红色为脉冲指示，当脉冲形成单元正常工作发出触发脉冲时，红色光示牌点亮。7.1.2晶闸管监测单元晶闸管监测单元监测阀组晶闸管的运行状态，比较触发脉冲信号与反馈脉冲信号，判断当前击穿的晶闸管数目，若已击穿数目大于等于设定值则报击穿故障，同时迅速跳闸将TCR切离用户母线保护阀组安全；若当前击穿数目大于0但小于设定值，则报击穿故障但不跳闸，等待用户维修时更换损坏的器件。其中，晶闸管击穿数目和详细器件编号以通讯的方式传送到控制柜主控单元，供进一步分析和处理。7.1.3脉冲形成单元脉冲形成单元是整个脉冲柜的核心部分。在这个单元里，脉冲形成器接收光电转换单元送来的电信号，通过输入脉冲前置放大、前沿脉冲控制、前沿脉冲形成、脉冲控制、振荡、逆变等电路模块，将其放大形成Pab+、Pab-、Pbc+、Pbc-、Pca+、Pca-6路方波脉冲信号，供后续触发使用。光电转换单元由三个部分组成：阻抗匹配及脉冲检测模块、脉冲触发光电转换模块和光电转换底板。阻抗匹配及脉冲检测模块将接收到的脉冲形成器发出的触发信号经过阻抗匹配的匹配电阻处理成脉冲信号后送至脉冲电缆，同时将反馈脉冲转换成光信号送至控制柜供丢脉冲检测使用。脉冲触发光电转换模块接收控制柜发出的触发脉冲光信号，将其转换成电信号，放大后送至脉冲形成器，作为脉冲形成器的输入脉冲信号。底板使用一个稳压模块将来自电源模块的+28V电源分为+28V和+5V两路。+28V和+5V给脉冲触发光电转换模块做工作电压。+5V电源供给阻抗匹配及脉冲检测模块作为工作电压（详见：下表）。7.1.5供电单元电源单元由电源模块组成，主要是给各个单元提供工作电压，把DC220V的直流电源转换为DC500V/DC400V、DC(18-48V)、DC28V、DC-28V，送给脉冲形成单元作为工作电压，另外把DC+28V送给光电转换模块作为工作电压。7.1.6低压导通单元为了保证可控硅触发后可靠的导通，在每一个可控硅的阴极、阳极加上一个36V的交流电压，在此电路中串上一个白炽灯，把开关推倒导通实验位置，看触发信号发出后，然后观察示波器波形是否正常。如果白炽灯正常发光，证明可控硅已经导通。如果把开关推倒照明的位置，白炽灯还可以作为柜内照明用。低压导通单元分为两个部分：第一个部分是开关单元，第二部分是低压导通模块。8.阀组单元8.1工作原理根据不同的电压等级，选用不同数量的可控硅反并联在不同数量的几个阀组柜中。AB、BC、CA三相阀组柜外的脉冲盒中分别穿过六根脉冲电缆。当触发脉冲到来时，脉冲盒的次级感应出一个脉冲触发可控硅控制极。阀组柜中包含热管散热器、脉冲盒、RCJ单元、BOD模块、可控硅和击穿检测模块。单个阀组原理框图示意图单个阀组外观图示意图（最终产品以实物为准）8.2RCJ单元晶闸管一个重要的参数-断态电压临界上升率du/dt，表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下，使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压上升率过大，超过了晶闸管的上升率，则会在无门极信号的情况下开通，即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压，也可能发生这种情况，因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成。 为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压的上升率。因为电路总是存在电感的，所以与电容C串联电阻R可以起到阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因为振荡在电容两端出现过电压损坏晶闸管，同时避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。另外RCJ单元还有取能作用，为击穿检测模块提供工作电压。8.3BOD模块BOD紧急触发回路的作用是截断由任何原因造成的可控硅正向过电压，并且再发出一个触发信号使没有被触发的可控硅二次触发，作为后备保护触发。8.4击穿检测模块击穿检测模块是检测可控硅是否正常工作的模块。由于可控硅在本系统中不可能完全导通，这样可控硅承受一定的电压，这个能量通过电容的充放电形成了一个交变电压，把这个交变电压送给击穿检测模块，击穿检测模通过一个的稳压管，在通过一个限流电阻点亮发光头，把光送给击穿监测单元，速度快而且准确，通过击穿监测单元，来监测可控硅是否被击穿。9.SVC监控系统(控制柜)用鼠标点击主界面左侧功能按钮可以分别进入主接线、实时曲线、历史曲线、历史记录、功率因数查询、故障记录、硅状态监视、系统参数等功能。SVC监控系统主界面图主界面的右上角是时钟，显示系统时间。界面底部的状态栏显示工控机磁盘空间，远程服务器计算机名（或IP地址），设备的运行状态及设备的通讯状态（系统启/停TCR,如果系统启动TCR，则启动灯变成亮红色；系统停止TCR，则停止灯变成亮红色。通讯状态显示工控机与设备的通信是否正常，绿灯亮是向设备发送数据，红灯亮是收到设备的数据）。9.1主接线系统启动默认界面是显示主接线。如果当前显示其他界面，点击左侧的“主接线”按钮，可以切换到主接线界面。主接线显示设备当前的各种参数，包括母线电压、无功功率、有功及无功电流、相控电流、功率因数、触发角、各滤波通道的电流值等如图65所示。9.2实时曲线显示各参数的实时曲线，通过鼠标点击上面的复选框，选择相应曲线，旁边有“√”显示曲线，去掉“√”就为隐藏曲线。点击“显示”按钮可以进行更详细的选择。由于界面限制，温度和功率占用相同的位置，选择“温度复选框”显示温度。去掉温度选择，则显示功率。SVC监控系统实时曲线图曲线操作：①双击曲线可以放大到整个界面显示，再次双击曲线恢复分割窗口显示的曲线。②用鼠标左键上下拖动曲线，可以放大和缩小时间轴，选取更长或更短的时间段。③用鼠标左键左右拖动曲线，可以左右移动曲线，看到不同时间段的曲线。④用鼠标右键左右拖动曲线，可以放大和缩小竖轴。⑤用鼠标右键上下拖动曲线，可以上下移动曲线。9.3历史记录查看历史明细记录，首先确定历史数据的日期、具体的时间段、然后点击“查询”按钮显示查询结果。如果历史数据超出屏幕显示，可以通过移动屏幕右侧的滚动条进行翻阅。点击“打印”按钮可以把查询的结果打印出来，在打印之前可以看到打印效果预览。9.4历史曲线查看历史数据曲线，首先确定曲线的日期、起始时间、结束时间、和曲线名称，然后点击“确定”按钮进行查看。曲线操作：①用鼠标左键上下拖动曲线，可以放大和缩小时间轴，选取更长或更短的时间段。②用鼠标左键左右拖动曲线，可以左右移动曲线，看到不同时间段的曲线③按右上方的“打印”按钮，可以把当前显示的曲线打印出来，在打印之前可以看到曲线打印出来的效果预览。9.5故障记录查询系统历史故障记录。首先选择日期范围，点击“确定”按钮显示历史记录，按“打印”按钮把查询结果打印出来，在打印之前可以看到打印效果预览。9.6晶闸管监视显示每项工作的晶闸管当前状态，分别以黄、绿、红三种颜色表示。如果某相工作的晶闸管发生击穿损坏，相应的指示灯变成黑色。SVC监控系统晶闸管监视界面图9.7功率因数查询历史或当前月份的功率因数统计状况，首先确定查询的时间，点击“确定”按钮显示统计结果，包括小时平均值、日平均值、月平均值。按“打印”按钮把统计结果打印出来，在打印之前可以看到打印效果预览。9.8界面语言可以选择的界面语言有简体中文和英文两种。通过不同的选择，界面的文字信息将以两种语言中的一种显示，推荐简体中文。9.9故障报警如果系统出现故障，会弹出个红色的窗口，提示故障的内容，如果安装了声卡，会提示报警声音。当故障排除，窗口自动消失，报警声音自动停止。故障记录里面可以查到曾经出现过的故障，历史记录里面查询含有出现故障的时间段可以看到出现故障前后的各参数的明细表。SVC监控系统故障报警界面图10.SVC系统基本操作10.1上位机操作10.1.1打开软件双击桌面上的上位机快捷方式图标，打开上位机；注意上位机界面下方的“最小触发角”应为30°。如果不为30°，需参照，在第三页面“控制板无功参数”中进行设置。10.1.2控制参数设置上位机初始化完毕后，点击电脑右下角任务栏中的红色“08”图标，打开控制器设置模块；该模块介绍如下：“系统板”页面，控制脉冲启动停止，选择相应命令后下传执行即可。其它地方不用更改。“采样板”页面，数据已设置好，不需改动。“控制板无功参数”界面，注意触发角下限应设为30°。如 果发现该值不为30°，应设置为30°并下传。其余不用修改。“控制板电压参数”界面，在此处修改电压上限、下限值，以及选择控制目标是高压侧或低压侧。有两点需注意：设备由停运到准备投运时，SVC本体无功设置成0MVar，以减小对系统的冲击。投运稳定后（几秒钟），可修改该无功设置值。切换控制目标时（高压侧或低压侧），应先停运SVC，以避免对系统造成震荡冲击。切换时，先下传取消侧的控制参数，再下传勾选侧的控制参数。例如从高压侧切换到低压侧，先勾选“启用低压侧控制”栏，然后下传高压侧控制参数，最后下传低压侧控制参数。“运行参数”界面，不需设置。“保护板”页面，参数已设置好，不用修改。“调试窗口”参数，不需设置。10.1.3其它事项如果上位机事件记录显示设备存在故障，则给控制器重新上电一次，方法为：按控制柜前面板上的“关”按钮，给控制器掉电，再按控制柜前面板上的“开”按钮，给控制器上电；这样就能消除故障。10.2投运步骤10.2.1SVC设备上电，按，确认无故障。控制箱中板卡数码管从左到右应显示“1、1、1、2”；10.2.2投入033开关；10.2.3参照，打开控制器设置模块，选择第一栏“系统板”，在左上角选择“脉冲启动”，点击下传，此时控制器开始自动补偿；或者：直接在上位机“SVC监控系统”页面，点击“发脉冲”，——选择“启动脉冲”——“确认”即可，用户名（admin）和密码（RXPE）按照提示输入。10.2.4若设备正常，系统正常，投入031开关，SVC开始自动补偿；10.2.5SVC补偿稳定后，可以按要求修改AVC后台下传的“系统设定无功值”。10.3停运步骤10.3.1断开031开关；10.3.2参照，打开控制器设置模块，选择第一栏“系统板”，在左上角选择“脉冲停止”，点击下传，此时控制器停止发脉冲；或者：直接在上位机“SVC监控系统”页面，点击“发脉冲”，——选择“停止脉冲”——“确认”即可，用户名（admin）和密码（RXPE）按照提示输入。10.3.3断开033开关，SVC停运完毕。10.4注意事项，看：有无打火，冒烟，设备变形想象。听：有无放电和异常响声。闻：有无异味。10.4.3再次投滤波通道时，时间间隔不能少于15分钟。（待电容器自然放电15分钟后方能重启）10.4.4H3、H5滤波通道停电后15分钟方可分隔离刀闸、合接地刀闸。10.4.5非紧急情况切勿旋急停按钮。10.4.6出现故障跳闸，必须查明原因排除故障后，方可再次投入运行。10.4.7如果停电检修，高压开关033、031必须置于检修位，H3、H5滤波通道隔离开关置于分位，且接地刀闸在合位。10.4.8SVC设备在运行期间切勿停脉冲。10.4.9电脑里面除电压区间和本体无功值可改动外，其他参数切勿改动。11.SVC设备的维护11.1SVC运行时的维护11.1.1SVC在运行中严禁分断SVC控制柜电源。11.1.2严禁带载分断TCR及滤波器的高压隔离开关。11.1.3出现SVC控制器保护动作后，应先记录SVC监控软件上的内容再记录控制插卡箱和击穿插卡箱上故障指示灯状态，后清除故障。11.1.4SVC运行中应随时留意TCR控制器的工作状态，出现异常情况应及时记录和处理。11.1.5空调运行良好，保证功率单元室内温度不应超过40℃，温度过高应及时启动风机。11.1.6功率单元装置周围不得有危及安全运行的物体。11.1.7检查导线接头，确认无打火、过热现象。11.1.8每天早、中、晚各巡视一次。每天进行一次夜间熄灯检查，查看系统中是否有电晕产生及局部放电现象。11.1.9交接班时巡检一次、并做好记录。供电系统不正常时要增加检查次数，气候恶劣时应进行特殊检查。11.2SVC日常维护11.2.1SVC设备除尘处理。SVC设备运行一个月要进行一次清除灰尘处理，采用电吹风机除去功率柜散热器及其它部分灰尘。具体步骤如下：①确认SVC停止运行,高压开关在检修状态。②功率柜A、B、C三相均挂接地线。③清除设备上的灰尘。④拆除接地线，确定没有物品遗留在功率单元室内。⑤设备恢复运行。11.2.2电容器的日常维护①电容器连续运行后，每隔8小时应巡视一次。发现熔断器熔断须立即按原规格更换。②电容器有漏液、外壳明显膨胀变形、外壳温度异常升高及运行时局部有放电声，须立即更换。③每季度应停电检修一次：各部位的固定螺栓、导体的联接螺栓须牢固，并对电抗器、电容器、放电线圈及避雷器、熔断器表面进行检查，清扫灰尘。④每年应对电容器、放电线圈、避雷器的绝缘性进行检查。⑤电容器检修步骤：确认SVC停止运行。确认各次滤波器的高压开关位置在检修状态。该装置停止5分钟后再将A、B、C三相均挂接地线。电容器的两个电极用放电杆（专用）放电。对电容器进行检修，更换熔断的保险丝，或其它操作。拆除全部接地线。装置安装完（检修后）初次接电投运须在系统母线空载时进行，即无负荷情况下单通道合闸立即切除。检查系统有无异常状况。11.2.3电抗器的日常维护①电抗器表面漆每两年进行一次检查，如有表面漆剥落应及时补刷。②电抗器导电接触面应定期检查，以防螺栓松动。如发现接触不良时，需进行表面处理。③检查电抗器水平、垂直绑扎带有无损伤。出现异常时应及时处理或通知制造厂修理。④检查线圈垂直通风道是否畅通，发现异物应及时清除。⑤每年雨季前和冰冻期以前，建议用户利用电站停电检修的机会，用自来水柱冲洗电抗器表面及各个垂直散热气道，以清除表面积聚的污垢。⑥产品长期贮存时，应放在干燥通风的室内或有顶棚的地方。11.2.4隔离开关的日常维护①隔离开关必须在线路与电源切断即不带电的情况时，才准许进行检查。②隔离开关分闸后，必须将附在机构上的轴销插入基座上的孔内，并用锁锁住，以保证绝对安全。③检修中仔细检查绝缘子是否损坏，触头接触是否良好。④修理触头灼损之处，扫除尘垢，尤其是导电接触的部分及绝缘子表面，