svg无功补偿装置原理

无功功率的存在,使得电力配电系统和重工业应用领域面临着各种各样的问题和挑战。电力输配电面临电压波动、低功率因数以及电压失稳等问题;重工业应用,特别是快速、冲击性负荷,可能导致供电网络的电压不平衡、电压波动和闪变等电能质量问题。动态无功功率的控制能够解决这些问题。动态无功补偿装置STATCOM(Static Var Compensator),又称SVG(Static Var Generator)或SVC++,是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容、电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式,STATCOM有着无可比拟的优势:

能够提供从感性到容性的连续、平滑、动态、快速的无功功率补偿

不仅不产生谐波,而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波;而SVC中的TCR在补偿无功功率同时产生大量谐波

占地面积小,是同容量传统SVC的1/3到1/2,集成度高,移动方便

电流源特性,输出无功电流不受母线电压影响,SVC是阻抗型特性,输出电流随母线电压线性降低

对系统参数不敏感,安全性与稳定性好,而SVC易随系统或装置参数变化而发生谐振或谐波电压放大,影响系统安全

运行损耗为同容量SVC的一半左右,节能降耗效果显著

能够短时补偿有功功率

STATCOM是新一代静止无功补偿器产品,是无功补偿领域最新技术应用的代表。STATCOM并联于电网中,相当于一个可变的无功电流源,其无功电流可以灵活控制,自动补偿系统所需的无功功率,国际上又称作静止补偿器,由于功能强、占地面积小,安装方便,亦有公司相对传统SVC而言称作SVC-Light或SVC-Plus。

STATCOM的基本原理:将电压源型逆变器(Voltage Sourced Converter,简称VSC),经过电抗器或者变压器并联在电网上,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。

图1为STATCOM原理图,将系统看作一个电压源,STATCOM可以看作一个可控电压源,变压器可以等效成一个连接电抗器。表1给出了STATCOM三种运行模式的原理说明。

串联电抗器的主要作用是将STATCOM与电网连接起来,实现能量的缓冲,同时减少STATCOM输出电流的谐波含量。

STATCOM控制屏主要由调节装置、同步装置、监控装置(三相)、触发装置(三相)以及站控等组成。

SVG调节装置能够准确测量电力系统的电压、电流等参数,迅速计算出电力系统的无功,进而计算出逆变输出电压移相角,并在特定时刻向SVG触发装置发控制信息。SVG同步装置采集系统母线电压信号,然后对此信号进行多阶滤波处理,滤除电压中的高次谐波和直流分量成分,然后对所剩基波进行方波变换,从而得到与母线电压基波相位一致的方波信号(同步信号)。监控装置负责监视STATCOM各功率单元的工作状态,例如直流电容电压、功率单元内空气温度等。触发装置负责接收调节装置传来的STATCOM工作移相角并将触发信号编码后下发给各功率单元。站控将STATCOM所有运行信息进行打包封装和存储,为操作人员提供一个直观的界面。

STATCOM的启动柜主要由限流电阻和旁路接触器组成。STATCOM上级断路器合闸前,旁路接触器分闸,串联电抗、限流电阻和功率柜串联在一起。STATCOM正常运行时,旁路接触器合闸,限流电阻被接触器旁路。由于STATCOM上级断路器合闸前,STATCOM各功率单元的直流电容电压为零,如果不串联限流电阻,直接合STATCOM的上级断路器,系统会直接给直流电容充电,这影响直流电容寿命并对系统造成冲击。

STATCOM功率柜由功率单元串联组成,其中每相由12个功率单元串联组成。

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