电能质量治理设备PPT

TCR型SVC装置 型 装置
TCR型SVC装置 型 装置
• 高压静止无功补偿装置（SVC）是一种典型的灵 活交流输电装置. • 应用于输电系统可以提高电网输电能力，稳定 系统电压，阻尼系统低频振荡以及抑制次同步 振荡； • SVC应用于工业配电网，如电气化铁路、冶金等 工业用户，可以降低非线性和冲击性负荷所引 起的电压波动、闪变、负序和谐波干扰，改善 电能质量，提高生产效率，提高负荷功率因数， 减少无功潮流，降低网损。
以下场合都可以采用SVC进行治理 进行治理 以下场合都可以采用
生产谐波 的负荷 产生电压 波动的负 荷
•各类采用直流或交流变流器传动的轧钢机、轧 各类采用直流或交流变流器传动的轧钢机、 各类采用直流或交流变流器传动的轧钢机 •管机、压延机负荷； 管机、压延机负荷； 管机 •采用整流器供电的直流电弧炉负荷； 采用整流器供电的直流电弧炉负荷； 采用整流器供电的直流电弧炉负荷 •采用交流供电的交流电弧炉负荷； 采用交流供电的交流电弧炉负荷； 采用交流供电的交流电弧炉负荷 •电气化铁道机车负荷； 电气化铁道机车负荷； 电气化铁道机车负荷
•交流供电的交流电弧炉； 交流供电的交流电弧炉； 交流供电的交流电弧炉 •石油化工的大型电动机 石油化工的大型电动机 •风力发电场 风力发电场 •矿井提升机 矿井提升机
产生负序的负 荷 电力系统
• 交流供电的电弧炉负荷； 交流供电的电弧炉负荷； • 交流单相供电的电气化铁道机车负荷； 交流单相供电的电气化铁道机车负荷；
晶闸管阀组
晶闸管阀组
实现了光电触发方式的高电位取能问题， 实现了光电触发方式的高电位取能问题，解决了高电位下晶闸管 阀的绝缘特性和局放特性， 阀的绝缘特性和局放特性，大大提高了系统的电磁兼容性水平和 可靠性。 可靠性。
在影响电力电子装置可靠性的多种因素中， 在影响电力电子装置可靠性的多种因素中， 散热是至关重要的一个，大功率半导体器 散热是至关重要的一个， 件工作时所产生的热量， 件工作时所产生的热量，将导致芯片温度 的升高，如果没有适当的散热措施， 的升高，如果没有适当的散热措施，就可 能使芯片的温度超过所允许的最高结温， 能使芯片的温度超过所允许的最高结温， 从而导致器件性能的恶化以致损坏。 从而导致器件性能的恶化以致损坏
精密过滤器压力开关 补液罐
缓冲罐 液位传感器 调压阀 氮气瓶
补液泵
水冷却系统
SVC水冷系统采 水冷系统采 程序控制， 用PLC程序控制， 程序控制 液晶触摸显示屏、 液晶触摸显示屏、 图形界面， 图形界面，操作 界面友好。 界面友好。
SVC水冷系统具 水冷系统具 备远程通讯功能， 备远程通讯功能， 可以实现远方监 视与操作。 视与操作。
• 变电站，需要 变电站，需要SVC提供大量的无功支撑，保证系统的稳定性 提供大量的无功支撑， 提供大量的无功支撑 • 发电厂，需要用 发电厂，需要用TCR来缓解发电机的次同步谐振 来缓解发电机的次同步谐振 • 直流换流站，需要 直流换流站，需要SVC调节电压，支持大扰动后的电压恢复 调节电压， 调节电压
SSCS的技术基础 的技术基础
i TCR e α e 0 π 1 cycle i i TSC e Vv Vc 0 e π Vv Vc 2π π 3π π i 2π π 3π π
SSCS主回路构成 主回路构成
晶闸管阀组主要功能
1）电容器支路首次投入时，闭锁阀组，减小断路 器合闸时对电容器的冲击和对系统的扰动； 2）当电容器支路需要进行投入操作时，分相过零 投入电容器组，实现无暂态过渡过程投入，然后闭合 阀组旁路开关，降低损耗； 3）当电容器支路需要进行退出操作时，首先强制 触发阀组，然后分阀组旁路开关，最后闭锁阀组，实 现容性电流的过零自然关断，减少开关切除容性电流 时的过压风险；
SSCS功能 功能
配电变电 站应用 工矿企业 应用
• 实现电容器组无冲击频繁投切，稳定电压，提 高电压合格率 • 投退电容器组无扰动和冲击，消除暂态过压， 提高配网设备安全 • 有效改善农网长线路末端电压不稳定问题
• 针对波动性负荷，可提高功率因数，减少过补 偿，避免无功率因数罚款 • 按需投退电力滤波器组，减小谐波畸变 • 稳定电压，提高生产效率 • 不引入额外损耗，节能降耗效益明显
主要电气参数
额定电压 额定电流
固态复合开关技术参数
3.6/7.2/12kV 160/250/400/630A 50Hz 投入涌流峰值<1.7倍额定电流峰 值 切换时>2.5 kA（100ms） 稳态运行时>5kA 自然风冷 》99% 最小投切间隔5min 1,000,000次 IP45（户内），IP55（户外） 有
上 层 控 制
控保室
CAN现场总线 CAN 现场总线 就 地工作站
光端机
TCR监控单元 TCR 监控单元
中 层 控 制
RS232
RS485
I/O
RS485
光纤
实现多种网络通讯规约， 实现多种网络通讯规约，可 系统无缝联接。 与SCADA系统无缝联接。 系统无缝联接 并可按需要实现用户定制规 约。
通讯管 理机
SVC设备全景图
轧机产生引起的电能质量问题
轧机的种类很多，大体可分为可逆式轧机和连轧机， 轧机的种类很多，大体可分为可逆式轧机和连轧机， 可逆式轧机有初轧机、型钢轧机、中厚板轧机、 可逆式轧机有初轧机、型钢轧机、中厚板轧机、单 机架可逆带钢轧机等；连轧机有冷连轧、热连轧、 机架可逆带钢轧机等；连轧机有冷连轧、热连轧、 棒材连轧、线材连轧等。按照电机划分， 棒材连轧、线材连轧等。按照电机划分，有采用交 流同步电机或异步电机，也有采用直流电机的轧机。 流同步电机或异步电机，也有采用直流电机的轧机。
SCV滤波器户内布置
SVC滤波器户外布置
SVC控制保护系统 控制保护系统
采用分层分布式 结构,系统构架清 结构 系统构架清 晰，各层相互隔 离，可大大简化 系统设计， 系统设计，增加 系统可靠性和可 扩展性. 扩展性
SVC的通讯 的通讯
调 度自动化
主控室
网关 LAN（ 100M LAN （ 100 M ） 后 台工作站 操作 员培训系 统 故障记录 分 析站 RS232 光端机 光纤 光 端机 光纤 光 端机 RS232 调节 单元 暂态故障记 录 仪
水冷却系统管路 水冷却系统管路
工艺先进、制作精良的配水系统！
相控电抗器
滤波器组 滤波器组
采用空心电抗器，整体性强、噪音低，采用小截面多层绝缘圆铝导线并联缠绕，涡流及杂散损耗小，匝 间电容低，绕组纵向电压分布均匀。 采取了多种有效措施防止表面放电。
为适应调谐的需要，电抗器串联外调节圈连续调节，可调范围达到±10%。
SVC装置的控制系统 装置的控制系统
通过EMC测试，具有较强的抗干扰能力 友好的人机控制界面（HMI－Human Machine Interface）
HMI控制软件水冷图
HMI控制软件系统主接线图
SVC装置的控制系统 装置的控制系统
系统构成清晰简洁，可靠性高，可扩展性强； 各功能单元相对独立，有利于研发、调试及故 障定位； 采用现场总线作为高速数据通道，结构简化， 功能加强； 调节单元采用浮点DSP+超大规模FPGA，保证了 快速调节的实现； VBE采用多模光纤热冗余备用技术； 采用多重监控及保护技术。
SSCS技术特点 技术特点
固态复合开关的核心技术在于通过在常规开关上并联由晶闸管 构成的固态辅助回路，来实现电容器组的无扰动投入与退出， 提高电容器组与开关的寿命。由于其具备频繁投退的优点，可 使变电站配置的无功容量更紧密跟随负荷的变化，改善无功电 压合格率。
SSCS的技术优势 的技术优势
与单独采用晶闸管投切电容器（TSC）相比， 损耗可大大降低。采用TSC进行电容器组投切 时，晶闸管阀在运行过程中将产生较大损耗。 以12kV，10MVAr电容器组为例，阀组损耗约 为30kW，假定全年投入率为80%，则TSC阀 组的年耗电达21万kWh。而固态复合开关在 电容器组投入时，导通阻抗为m 级，年损耗 小于100kWh。
水 冷系统监 控 微 机保 护 单元 n
阀检 测 单元
触发控 制单元
操 作控制单元
微机保 护 单元 1
微机保 护单元 2
IO输入输出 IO 输入输出 及 操作插件 光纤
底 层 控 制
TE板 TE 板
SVC的应用范围 的应用范围
SVC的应用遍布钢铁、冶金、石化、 的应用遍布钢铁、冶金、石化、 的应用遍布钢铁 电力、电铁、风电、煤矿等行业！ 电力、电铁、风电、煤矿等行业！
轧机引起的电能质量问题
谐波 电压波动 功率因数低 主要采用SVC来进行治理
1450可逆式冷轧薄板轧机
济南钢铁集团公司1700mm连铸连轧系统 连铸连轧系统SVC装置 济南钢铁集团公司 连铸连轧系统 装置
SVC治理效果－电弧炉 治理效果－ 治理效果
母线电压曲线图
投入SVC前 投入SVC后
以上测试地点均为电弧炉所挂接的母线
是实现快速无扰动操作的核心！ 是实现快速无扰动操作的核心！
2011-8-17
晶闸管阀工作过程中等效电路
A B C
固态复合开关的工作过程
开通过程
2011-8-17
固态复合开关的工作过程
分断过程
SSCS改造变电站电容器组 改造变电站电容器组
SSCS接线示意图 接线示意图
触发波形
投入过程
切除过程
电能质量检测及治理
中国电能质量治理技术的卓越践行者
电能质量治理技术及设备
• 提供电能质量监测及治理全套解决方案， 特别针对高速电气化铁路、风力发电并 网、冶金、石化的电能质量治理；以及 汽轮机组扭振治理等高压电力电子产品。
主要产品
TCR型SVC装置 TCR型SVC装置 SSCS型SVC装置 SSCS型SVC装置 电力滤波补偿装置(FC) 电力滤波补偿装置(FC) 低压动态滤波装置(TSF) 低压动态滤波装置(TSF)
SVC装置结构型式 装置结构型式
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
SVC经过近 年的发展，已成为相当成熟的动态无功补偿技术，全世界得到了广泛的 经过近30年的发展 已成为相当成熟的动态无功补偿技术， 经过近 年的发展， 应用！ 应用！
TCR不同触发角时的各 不同触发角时的各 点电压电流波形
SVC装置的构成 装置的构成
用于电弧炉治理的SVC 用于电弧炉治理的
现代企业中广泛使用大功率电弧 炉，由于其容量大，是用电大户， 对电网的影响很大： 功率因数低、 无功与有功冲击负荷大且急剧频 繁的变动、 产生高次谐波、 三相严重不平衡
危机配电设备及周围大量的电力用户，也严重地影响电炉自身 的产量、产能，使电极损耗、电耗增大，必须采取治理措施。
SVC治理效果－电弧炉 治理效果－ 治理效果
母线电压总畸变率曲线图
投入SVC前 投入SVC后
SVC治理效果－电弧炉 治理效果－ 治理效果
无功冲击曲线图
投入SVC前 投入SVC后
SSCS型SVC装置 型 装置
SSCS型SVC装置 型 装置
• 采用先进的电力电子技术 • 无扰动投入/退出电容器支路 • 可频繁投切，有效提高变电 站无功电压水平 • 运行损耗小，节能效果明显 • 模组化设计，工程改造量小
串联阀组结构设计
阀串定压机构 并联水路结构
水冷却系统
全封闭式纯水冷却系统工艺流程图
回水压力传感器 回水温度传感器 电动阀 热交换器 供水压力传感器 冷却水电阻率传感器 供水温度传感器 主循环泵1 冷却水流量传感器 室内温湿度传感器 主循环泵2 管道过滤器压力开关 被冷却器件 去离子水电阻率传感器 缓冲罐压力传感器 离子交换器 去离子水流量开关 氮气瓶压力开关 风机
SVC控制系统 SVC控制系统
远方工作站
SVC阀组 SVC阀组水冷系统来自相控电抗器滤波器
SVC装置的控制系统 装置的控制系统
采用分层分布式控制系统，简化了系统设计， 采用分层分布式控制系统，简化了系统设计，增加了系统可靠性和可扩展性 基于DSP实现数字控制信号的并行处理，实现了实时控制量的计算 实现数字控制信号的并行处理， 基于 实现数字控制信号的并行处理 多功能自动接口，满足数据传输（ ）、快速控制 多功能自动接口，满足数据传输（CAN）、快速控制（直接 ）和远程通讯（RS485）的需要 ）、快速控制（直接I/O）和远程通讯（ ） 开环/闭环反馈控制方式。既确保系统的电压波动和闪变符合要求， 开环 闭环反馈控制方式。既确保系统的电压波动和闪变符合要求，又可确保系统功率因数稳定 闭环反馈控制方式