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H.SVG++高压动态无功补偿的应用
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摘要： 介绍无功功率的影响及无功补偿的相关法律法规，阐述在矿山生产中无功补偿的重要意义，简要介绍H.SVG++高压动态无功补偿装置的基本原理及使用效果。H.SVG++的性价比突出，响应快速、能实现连续、双向补偿，补偿效果良好，将成为高压无功补偿的发展主流。关键词： 无功补偿；H.SVG++；SVG；HVC中图分类号：TM761文献标识码：A文章编号：（4-021 无功功率的影响电力是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统，是现代社会不可或缺的主要能源形式，随着现代电力电子技术的迅速发展，特别是近年来制造、化工、冶金等现代化大工业和家电领域中电气设施的广泛使用，使电能质量受到严重影响，直接影响到了供用电设备的经济、安全、稳定运行，甚至危及整个电力系统的安全运行。同时，数字化、现代化、自动化企业使用了越来越多的精密电子设备，电能质量的下降，使得部分电子设备不能正常工作，所以改善电能质量对于电力部门及企业的正常运转有着重要意义。在衡量电网质量时，无功功率是其中一个重要指标，无功补偿在供电系统中能提高电网的功率因数，降低输电送线路的损耗，提高供电效率，提高电网质量，改善供电环境。2 无功补偿应遵循的法律法规《中华人民共和国电力法》第三章第十八条规定：“电力生产与电网运行应当遵循安全、优质、经济的原则。”第四章第二十八条规定：“供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准。对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理。”[1]《电力系统安全稳定导则》中第2.1.1条规定“为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。”[2]《供电营业规则》中第四十一条规定：“无功电力应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。凡功率因数不能达到规定的新用户，供电企业可拒绝接电。”[3]根据上述规定，若企业用电自然功率因数达不到相关规定，需安装无功补偿设备进行无功功率补偿，来降低网络损耗、提高电网质量。企业作为社会的组成部分，必须遵守国家法律法规，诚信经营、规范管理，自觉履行社会责任，才能获得良好的发展，为社会创造更多的财富。无功补偿装置的安装应用十分重要，在电力供电系统中占有重要的位置。补偿装置的合理选择，可以最大限度的减少网络的损耗，提高电网质量。3 H.SVG++介绍无功补偿装置种类很多，包括：同步调相、并联电容器、SVC（静止式无功补偿装置）、SVG、STATCOM等，下面就山东黄金集团下属某金矿使用的H.SVG++做简单介绍。3.1 H.SVG++概述H.SVG++（高压动态无功综合补偿装置）由控制柜、HVC电容柜、H.SVG柜三部分组成，采用IGBT功率管来搭建整流和逆变器，组成动态无功发生电源，对系统负荷实现连续调节和双向补偿，将功率因数控制在0.98-1。该无功补偿装置优点：1）输出标准正弦波电流，自身不产生谐波，具有无功和谐波综合补偿功能。2）没有跳跃阶梯式分组补偿，实现动态、双向无功功率连续调节，补偿系统中的感性无功及容性无功，稳定系统电压。3）动态特性好，对系统电流、电压进行实时跟踪，响应快速，适用于负荷频繁变化的场合。4）不使用电抗器、电容器进行无功补偿，不会因系统运行模式改变、参数变化与系统发生并联或串联谐振。5）保护功能齐全，拥有过流、过压、欠压、过温、缺相、IGBT管故障、直流过压等多种保护报警功能，能保存并查询历史故障信息。6）配有氧化锌避雷器保护功率模块，能有效防止操作过电压。3.2 基本原理电流在电容元件中做功时，电流相位超前电压相位90°角，而电流在电感元件中做功时，电流相位滞后电压相位90°角。在同一电路中，电容电流与电感电流方向相反，相差180°。在电路中有比例地安装电容、电感元件，使两者的电流相互抵消，电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。HVC高压无功补偿装置：根据电网电压和功率因数的实际运行水平，自动投入最佳容量的电容器和调节有载调压变压器分接头，从而实现对系统电压和无功的综合调控，功率因数可控制在0.9以上，由于投切固定容量电容器的原因，对系统补偿效果不连续，容易出现欠补或过补现象。SVG（Static Var Generator）静止无功发生器，是利用自换相桥式电路通过电抗器或变压器并联在电网上，根据无功需求动态调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制桥式电路交流侧电流，来满足电路对无功电流发出或者吸收的要求，实现动态无功补偿。适当控制逆变器的输出电压就可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。SVG的响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量小，更为重要的是，在电压较低时SVG仍可向系统输入较大的无功电流。[4]HVC采用真空接触器自动控制、投切补偿电容器的模式，控制及结构都比较简单，响应较慢，不能频繁投切，而且分组与分组之间级差较大，补偿精度差。H.SVG动态无功连续补偿装置能做到感性、容性无功功率的连续、双向、快速实时跟踪补偿，是各种无功补偿装置的最佳选择。但SVG做到2000Kvar以上的大容量，SVG的设备一次投资将大大增加，性价比下降，H.SVG++解决了这一问题，它将H.SVG与HVC组合在一起，发挥各自的优势，具有连续补偿的功效，装置中的H.SVG的容量只要做到HVC电容量的1/2～1/3，充分发挥H.SVG能连续、双向补偿的特点，装置既能完成从0～1范围内的动态连续补偿，又节约了设备的投资成本，实现了更好的补偿效果。4 效益分析冶金工业在电力系统中是用电大户，也是整个国民经济中的耗能大户。在采选作业的能耗中，电耗占80%，因此在矿山生产中降低电力消耗是降低整体能耗的一个重要方面，抓好节电调荷，在节约矿山能源成本上，有很大意义。矿山用电的主要特点是：设备数量多、型号杂，容量大，地点相对分散，自然功率因数低，用电负荷率不高以及设备效率达不到设计要求等，节约用电和调整负荷的潜力比较大。因此保证供用电设备在经济状态下运行，提高机械设备的使用效率，降低产品的电力消耗，降低企业的最大需用电量，积极开展调荷避峰不断提高用电的负荷率，进行无功功率补偿，提高企业用电力率，这都是矿山企业迫切需要解决的问题。山东黄金集团下属某矿山，在未安装无功补偿装置时，综合功率因数在74%-89%，其中空压机无功功率因数为82.5%，井下用电功率因数约为70%，单绳缠绕式斜井提升机功率因数为-62%-69%，另外还有一竖井提升机，副井提升机，这些设备的综合功率因数远远达不到供电部门的要求，造成了以下几点影响：1）力率（功率因数）达不到供电部门的要求，每月需缴纳额外罚款。当电力用户感性负载无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费总额的百分比追收的电费（详见功率因数调整电费表）。其中高压计量的用户：力率电费＝（电度电费+基本电费）×罚款比例；奖励电费＝（电度电费+基本电费）×奖励比例。2）设备及线路损耗增加。线路中的电流随着无功功率的增加而增大，电流的增大又导致设备及线路损耗的增加，电气设备的运行效率也随之降低，使得企业每月需缴纳更多的电费。3）使线路、变压器的电压降增大。该企业三条提升系统均使用直流电机，启动功率大、启动频繁，卷扬机启动和正常工作时都需要大量的无功功率，产生冲击性无功功率负荷，引起电压剧烈波动，严重影响供电质量，同时也造成提升机过电流、欠电压等急停故障的发生，严重影响了矿井正常生产。4）供电质量的降低，将大大缩短设备的使用寿命，无形中增加了企业的生产成本。因此对矿山供电系统进行无功动态补偿，对于提高矿山设备和电网的安全运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大。经过相关技术人员研究论证，该矿最终安装H.SVG++动态无功综合补偿装置，该装置输出无功容量是连续的，没有跳跃阶梯式分组补偿，补偿精度高，能保证功率因数0.98-1，经过一年多的使用，完全保证功率因数符合电力部门的要求，单月节省电费数万元，节能效果显著，设备投资成本预计将在2年内完全收回。参考文献：[1]全国人民代表大会常务委员会，中华人民共和国电力法[s].中华人民共和国主席令（八届第60号），1996.[2]中华人民共和国电力工业部，电力系统安全稳定导则[s].（81）电生字第109号，1981.[3]中华人民共和国电力工业部，供电营业规则[s].1996.[4]王代远.电网无功补偿技术的研究[J].中国电力资料网，2006.作者简介：邓兴全（1985-），男，本科学历，在读工程硕士，助理工程师，从事矿山电气技术管理工作；张伟，男，焦家金矿物资装备分部经理助理，负责全矿电气自动化技术管理；朱胜杰，男，焦家金矿电气副主任工程师，从事电气技术管理工作。欢迎您转载分享：
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SVG动态无功补偿解析(一)
SVG是典型的电力电子设备，由三个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为由外部CT检测系统的电流信息，然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器给出补偿的驱动信号，最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。SVG静止无功发生器采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路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。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪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。二、SVG原理分析SVG 装置的主电路采用链式逆变器拓扑结构，Y 形连接，10kV 装置每相由 12 个功率单元串联组成,运行方式为 N＋1 模式。2.1SVG 装置的连接原理图：2.2 10kV 装置的电气原理图三、SVG的组成3.1控制柜控制柜由控制器、显示操作面板、控制电源、继电器、空气开关等部分组成。控制电源提供了 DC24V 和 DC5V 电源系统，为控制器和继电器操作供电。显示面板包括了液晶屏显示和信号指示灯。具体。操作部分包括启机按钮、停机按钮和复位按钮。3.2空气开关功能3.3控制器控制器由一台 PLC 模块、一个 触摸屏、一台 QCON，主控制器及远程监控计算机组成，QCON 主控制器安装在一个标准6U 机箱内。3.4功率柜功率柜的主要组件是功率单元（又称为链节）。电子旁路回路采用进口 IGBT 器件，动作迅速且可靠，保证了功率模块发生故障情况下，控制器可以在 1ms 时间内将故障模块可靠旁路。功率模块的控制器，除了采样回路、保护回路和输出驱动回路外，几乎所有的逻辑和通讯处理均采用大规模 FPGA 芯片完成，智能化的设计使得硬件设计简单，软件设计灵活，便于以后的功能修改和升级，而且可靠性高，受功率器件的干扰小。模块的外部接口只有 2 个电压输出端子和 4 个光纤端子。3.5启动柜启动柜由启动开关、充电电阻等几个部分组成。SVG 装置的启动方式设计为自励启动。在主开关合闸后，系统电压通过充电电阻对功率单元的直流电容进行充电，当充电电压达到额定值的 80％后，控制系统闭合启动开关，将充电电阻旁路。3.6连接电抗器装置的输出通过连接电抗器并联到系统侧3.7冷却系统冷却系统分为风冷和水冷两种方式。风冷系统由散热风机和控制电路组成。3.8控制面板SVG装置的运行状态SVG 装置带电时，运行在五种工作状态：待机、充电、运行、跳闸、放电。各状态说明和转换关系如下:1) 待机状态装置上电后立即进入待机状态，然后进行自检。若无任何故障且状态正常，则点亮就绪灯。若在就绪情况下收到用户启机命令，则闭合主断路器。主断路器闭合后即转入充电状态。2) 充电状态表示装置的直流电容正在充电，由于装置为自励启动，主断路器闭合即表示装置已经进入了充电状态。若在主断路器闭合后直流电压充电到超过直流设定值，则自动闭合启动开关以短路充电电阻，启动开关闭合后延时 10s 自动转入并网运行状态。& &3) 运行状态表示装置处于并网运行的工作状态，可以在各种控制方式下输出电流，达到补偿无功、负序或谐波的效果。若在此过程中出现报警，报警指示灯亮，不影响装置正常运行；若在此过程中出现过流、同步丢失等可恢复故障，装置将闭锁，待手动或自动复位消除故障后，装置将重新解锁运行；若在此过程中出现严重故障或收到停机命令，装置将发跳闸命令，并转到跳闸状态。4) 跳闸状态表示装置正在执行跳闸指令。一进入跳闸状态，装置就立刻发跳闸命令。检测到主断路器断开后进入放电状态。5) 放电状态表示装置正在放电。主断路器断开后，直流电容将缓慢下降直至为 0。该状态时持续 10s 后装置自动转入待机状态。注意，功率单元完全放电需要时间，停机后要等待 15分钟后再对功率柜进行操作。四、SVG的操作顺序操作顺序是：先给二次控制系统上电，控制系统根据检测到的各种状态量判状态，若装置正常，则复位后充电指示灯点亮。在装置就绪的情况下才能上电运行。上下电顺序应遵循启机时先开控制电再上高压电，关机时先断高压电然后断控制电。动态无功补偿及有源谐波治理装置为高压设备，操作时必需有高压意识，严格遵守操作规程。动态补偿装置中的有关参数出厂时已经设置完毕（依据是用户提供和实际应用场合的有关参数），如果对装置和负荷系统没有足够的了解，请不要随意更改参数，否则可能会给系统带来不必要的麻烦，甚至重大损失。正常运行时，不可以随意按动键盘或者前面的操作按钮，否则可能引起系统误动。本装置的启动柜、功率柜均属高压危险区域，在高压通电情况下绝对不能打开柜门进行作业五、SVG的日常维护经常检查室内温度，通风情况，注意室内温度不应超过40度。保持室内清洁卫生。经常检查RSVG是否有异常响声，振动及异味。经常检查所有电力电缆、控制电缆有无损伤，电力电缆冷压端子是否松动，高压绝缘热缩管是否松动。建议RSVG投入运行第一个月内，将变压器所有进出线电缆、功率单元进出线电缆紧固一遍，以后每半年紧固一遍，并用吸尘器清楚柜内灰尘。5.1SVG定期保养5.2事故分析
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.​S​V​C​与​S​V​G​的​异​同​;​
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-1){this.style.display='none';}" />&湖北向明电气有限公司是一家集科、工、贸为一体化的国家级高新技术企业。公司成立于二零零七年，几年以来，一直坚持以&高新技术产品开发为后盾，以生产、销售促发展的经营理念&和以&优质高效，重在服务，创新务实，开拓经营&的经营思想，通过技术上的不断创新和新产品的不断推广应用，已确立了在本地区同行业中的领先地位，开发的产品销往国内30多个地区。连续多次被湖北省科技厅评定为高新技术企业并被襄樊市人民政府评定为优秀科技企业。&&&几年以来，我公司一直致力于电力电子设备和传感测控仪表的研究开发、生产制造和推广应用，涉足电气传动、供配电、工业过程控制、给排水、建筑智能化等五大领域的前沿技术。生产多系列多品种的高新技术产品，如YCKQ系列高压磁控软起动装置、HSV系列高压固态软起动装置、PTS系列变频调速控制设备、HS系[]
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