钢铁厂铁水预处理SVG高压动态无功补偿装置技术改造方案（2）

时间：2021-08-23

作者：襄阳奥东电气有限公司

钢铁厂铁水预处理SVG高压动态无功补偿装置技术改造方案（2）

接钢铁厂铁水预处理SVG高压动态无功补偿装置技术改造方案（1）
2.1设计目标

1)功率因数维持在 0.98及以上（可设定）；

2) 治理电流谐波；

3) 抑制电炉产生的电压闪变；

4) 动态补偿额定输出电流THD≤3%；

5) 补偿无功容量自动跟踪电网变化；

6) 动态补偿响应时间≤5ms；

7) 允许短时过载能力1.2倍；

8) 完善的保护功能；

9) 友好的人机界面；

10) 灵活的通讯接口，可远程监控设备运行，并记录运行数据；

11) 冷却方式采用水冷散热。

2.2设计标准

设备的制造、试验和验收除了满足本技术协议的要求外，还符合下列国家标准或相应的IEC标准：

DL/T672-1999《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》

DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》

GB11920-89 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》

GB 1207-1997《电压互感器》

SD 325-89《电力系统电压和无功电力技术导则》

SD205-1987 《高压并联电容器技术条件》。

DL442-91 《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》。

GB50227-95 《高压并联电容器装置设计规范》。

GB311.2～311.6-83 《高电压试验技术》。

GB11 024 《高电压并联电容器耐久性试验》。

GB11025 《并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器》。

ZBK48003《并联电容器电气试验规范》。

GB50227《并联电容器装置设计规范》

GB3983.2-89《高电压并联电容器》

JB7111-97《高压并联电容器装置》

DL/T604-1996《高压并联电容器装置定货技术条件》

GB3983.2《高压并联电容器》

GB5316《串联电抗器》

GB1985-89《交流高压隔离开关和接地开关》

JB 5346-1998《串联电抗器》

DL/T 462－1992《高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件》

DL/T653-1998 《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》

JB/T 3840-1985《并联电容器单台保护用高压熔断器》

DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

GB/T 11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》

GB/T 11024.1-2001《放电器》

GB2900 《电工名词术语》

GB3ll.1～6 《高压输变电设备的绝缘配合》

GB3ll.7 《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》

GB 5582 《高压电力设备外绝缘污秽等级》

GB11022 《高压开关设备通用技术条件》

GB1985 《交流高压隔离开关和接地开关》

GB 2536 《变压器油》

GB5273 《变压器、高压电器和套管的接线端子》

GB775 《绝缘子试验方法》

GB/T4109 《高压套管技术条件》

GB 1094.1-1996 《电力变压器**部分总则》

GB 1094.2-1996 《电力变压器*二部分温升》

GB 1094.3-1996 《电力变压器*三部分绝缘水平和绝缘试验》

GB 1094.5-1996 《电力变压器*五部分承受短路的能力》

GB/T6451-1999 《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》

JB/T10088-1999 《6～220kV级变压器声级》

DL/T574-1995 《有载分接开关运行维护导则》

GB/T13499-1992 《电力变压器应用导则》

G/T 12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》

GB 12326-2000 《电能质量电压波动和闪变》

GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》

GB/T 15543-1995 《电能质量三相电压允许不平衡度》

GB14285-93 《继电保护和安全自动装置技术规程》

GB50217-94 《电力工程电缆设计规范》

GB4856 (IEC255) 《电气继电器的绝缘试验》

DL/T677-1999 《继电保护设备信息接口配套标准》

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》国家电网公司

国家现行包装运输标准。

其它有关的现行标准。

所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母遵守国际标准化组织（ISO）和国际单位制（SI）的标准。

3SVG技术参数

3.1 SVG装置的组成

本方案提出的SVG系列无功补偿装置，采用现代电力电子、自动化、微电子及网络通讯等技术，采用先进的瞬时无功功率理论和基于同步坐标变换的功率解耦算法，以功率因数、电网电压或者两者分时间段作为控制目标，动态的跟踪电网电能质量变化来调节无功输出，实现电网的高质量运行。

SVG每相由多个功率单元组成如下图3.1所示，并采用冗余设计；功率单元利用可关断大功率电力电子器件（IGBT）组成桥式电路，整机输出由PWM波形叠加而成，电压是由多个电平台阶合成的阶梯波，开关器件所承受的电压应力较小，减小dv/dt。

图3.1 主电路链式串联结构

每个功率单元简化电路如图3.2所示。每个功率单元均具有完善的保护措施，并且各工作状态均送回主控系统，主控与各单元信号连接均采用光纤通讯。从下图3.2可以看出，功率单元主回路是典型的“H”桥电路。

图3.2 功率单元简化电路

3.2 SVG的优势

由SVG原理的描述可以知道，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）。因此，从本质上讲，SVG可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器。

SVG是目前较为先进的无功补偿技术，其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。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：

1）响应时间更快

SVG响应时间：<5ms。

传统动补装置响应时间：≥50ms。

SVG可在较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

传统动补对电压闪变的抑制较大可达2：1，SVG对电压闪变的抑制可以达到5：1，甚至更高。此外，由于SVG响应速度较快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。

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。

注：无功补偿的几种类型及其区别

4）补偿功能多样化

使同一套SVG装置，可以实现不同的多种补偿功能：

² 单独补偿负载无功

² 单独补偿负载谐波

² 单独补偿负载不平衡

² 同时补偿负载无功、谐波和不平衡

所以，SVG具有强大的补偿功能。

5）有源滤波功能

SVG采用了PWM技术，不仅自身产生的谐波含量较低，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。

6）占地面积较小

由于*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。

3.3 控制及保护系统功能

3.3.1控制方式

由于调制过程具有非线性，加上存在运算参数的误差、以及在整个系统中存在偏移及漂移等因素，因此要得到所要求的控制精度，必须进行闭环控制。

图3.4 闭环控制原理图

图3.4所示为一相控制原理图，其他两相控制相同。其中，电流反馈控制，有利于提高对无功电流的控制精度和响应速度。

3.3.2控制柜的结构及组成

控制柜采用柜式结构，柜体选用优质 “三防”产品，抗强电磁干扰能力强。信号传输通道中用的光纤及附件采用进口优质产品。其它控制系统中的附件，如各类集成电路等都采用国外的**公司产品。

控制柜由主控机箱、PLC（可编程逻辑控制器）和触摸屏等几个主要部分组成。各部分应实现以下功能：

触摸屏：实时显示系统运行状态和数据，查询与设定系统运行参数以及整机逻辑控制等功能；操作简单方便，界面友好，是一个人机交互的窗口（下文有详细说明）；

PLC：高可靠性的工业级PLC，实现整机的逻辑控制，实时与主控部分、触摸屏通讯，把装置的运行状态实时的传给触摸屏显示，并且完成触摸屏、柜门按钮对装置的控制，使整机逻辑与数据通讯的传输**。

主控机箱：具有自主知识产权及**的全数字化控制器，由各功能板卡组成，用DSP+FPGA组成的控制核心，充分发挥DSP**强的计算能力和FPGA出色的数据处理能力，实时计算电网所需的无功功率，动态跟踪与补偿，实现了准确计算，高速响应，精确补偿的效果。

3.3.3主控制系统的基本功能

控制柜内控制系统可根据系统电压/无功的变化情况，实现脉冲发生和分配功能，自动调节装置无功输出。

装置具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容不受停电和干扰信号的影响。

控制系统具有和上位机通讯的标准化接口。通讯采用RS485等通讯接口，采用标准Modbus_RTU或用户自定义等多种通讯协议。高压开关柜的合闸、分闸等操作及状态监控可以在现场后台上位机上实现。

3.3.4装置具有的保护功能

1）装置过电流保护

2）电网过电压保护

3）电网欠电压保护

4）单元过压保护

5）单元过温保护

6）单元短路保护

7）单元通讯异常保护

8）光纤传输异常保护

装置内部出现任何电路故障均有告警、停机等相应对策，及时上传，不会对上级系统造成影响。成套装置实现自动检测、远程手动投切和近程手动投切，各种方式之间有可靠的闭锁，防止发生事故。检测、控制均实现完全自动无人值守。

钢铁厂铁水预处理SVG高压动态无功补偿装置技术改造方案（2）

钢铁厂铁水预处理SVG高压动态无功补偿装置技术改造方案（3）

词条
词条说明
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