老旧SVG无功补偿原理及基础知识讲解

状态等 信息通过光纤传输到监控状态 7、接收监控装置的放电命令对直流电容进行放电控制.
主控屏
■调节装置1台，数据采样、运算，得出阀组 控制量，然后将此运算结果通过光隔离SPI 口送至触发单元，使用F2812 DSC作为主 CPU 。
■触发装置3台，接收运算单元发出的控制量， 以控制量为输入信号进行分析运算，产生 各IGBT模块触发用的信号 。
■主要作用：实现SVG自励启动，限制上电时 直流电容的充电涌流，避免IGBT模块、直流 电容损坏。SVG上电时，旁路电阻串于充电 回路，起限流保护作用；需将电阻通过接触 器旁路后SVG方能投入运行。设计有接触器 与上端口断路器的互锁，保证断路器“合” 状态时接触器执行“合”动作。
■单相旁路电阻选用两只640Ω/2kW并联。
将考核点电压稳定在一定水平的场合。装置通过调节其无功输出使考核 点电压稳定在用户设定的电压目标值或范围内。当考核点电压低于用户 设定的电压参考时，装置输出容性无功以提升考核点电压；当考核点电 压高于设定值时，装置输出感性无功以降低考核点电压。当电压合格时 ，又可控功率因数或系统无功的目标或范围。
SVG控制系统工作方式
电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的，需要容性无功来补 偿感性无功。
将电容并入RL电路之后，电路如图（a）所示。该电路电流方程
为
I Ic Irl
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由图（b）的向量图可知，并联电容后U与I的相位差变小了，即 供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种 情况称为欠补偿。
若电容C的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种情况 称为过补偿。其向量图如（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况， 因为这样会：
■无功分类
1、感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°，如电动机、变压器等 2、容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°，如电容器、电缆输配电
线路等。 3、基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ） 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功
■无功补偿作用：
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率 损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定 性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联无 功补偿装置，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路 的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
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02 SVG无功补偿原理及构成
第一代— FC
第二代— SVC
第三代— SVG
机械式投切装置 MSC
晶闸管投切装置 基于电压源换流器 MCR ，TSC ，TCR SVG/STATCOM
3S
200ms 80ms 40ms
10ms
SVG一次系统图
SVG控制器
主电路
信号采集
信号处理控制 PWM脉
冲形成
■监控装置3台，收集每个IGBT模块的运行信 息，能够对阀体故障进行判断，主板核心 控制部件核心逻辑部件系列FPGA。
■同步装置1台，输出同步信号给调节装置。
■站控1台，将SVG装置所有运行信息进行打 包封装存储，为操作人员提供直观的监视 界面。
03 SVG的工作原理及其工作模式
运行模式 波形和向量图 说明
■ SVG控制系统共有3种工作方式，分别是：“投入”、“自检”、“退
出”。工作方式切换通过SVG控制屏前板所设置转换开关完成。 ■在“投入”模式下，SVG控制系统所有装置均正常工作，能够实现功率
单元的正常触发、监测和SOE记录。 ■在“自检”模式下，SVG调节装置、SVG同步装置、SVG监控装置正常
2、方法与原理
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷，并联接在同一电路；当容 性负载释放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷释放能量时，容 性负荷却在吸收能量；能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸 收的无功功率，可以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无 功功率补偿的基本原理。
■功率因数：
■逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑，在逆变器接入交流电源 时，由各IGBT反向续流二极管构成整流器， 对直流电容器充电； 正常运行后，直流电容器的储能将会用来满足逆变器的内部损耗， 电容电压会下降，必须不断的对电容器充电补能使电压保持在工 作范围。 通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来 实现， 逆变器从系统吸收少量有功满足其内部损耗， 保持电压水 平。改变逆变器输出电压的幅值，达到发出或吸收无功的目的。
■ SVG运行时，由于SVG风机抽风的原因导致容易将灰尘吸入SVG功
率柜，因此应定期清洗SVG功率柜门的防尘过滤棉以及定期清扫功 率柜内链节上的灰尘。为了减少灰尘对SVG的影响，应经常打扫动 态无功补偿室，同时要满足SVG室进风量的需求，定期清理SVG室进 风口过滤棉，避免出现因进风量不足导致散热风机损坏的情况。
■无功补偿基本原理
1、原因
简单的讲就是用电设备从电源吸收有功和无功，无功如果不够，则 用电设备的端电压就要降低，影响正常运行，于是需要补偿无功功率， 无功补偿装置采用就地补偿的方式减少了电网电源向感性负荷提供的无 功功率，从而减少无功功率在电网中的流动，因此降低了输电线路因输
送无功功率造成的电能损失，改善了电网的运行条件。
地
SVG检修说明
（1）检修前需做好安全措施，并在馈电柜处挂“有人工作，请勿合闸”提示牌 ，防止他人中途送电；
（2）检修工作中如遇中间停顿，重新检查所有安全措施，一切正常后，方可重 新开始工作。
（3）断高压后必须经接地棒充分放电后，才能打开功率单元柜门。 （4）更换故障功率模块
所有功率模块是完全一致的，如果某一模块由于故障不能正常工作，可 以用备用模块将其替换。更换功率模块可遵照以下步骤进行： 第一步 停机，使SVG退出运行状态； 第二步 切断输入高压电，打开线路隔离开关，做好安全措施；
动和SVG参数设置是否正确，确认后请将参数设置1和参数设置2页面的 参数发送至控制系统； （2）关好各柜柜门； （3）确认各支路隔离开关处于正常位置（确认：投入支路：隔离刀合闸、 接地刀分闸；不投入支路：隔离刀分闸、接地刀合闸） （4）合SVG馈电柜断路器送电，各种指示和监控装置显示正常；
（5）在SVG控制柜按“系统复位”，在充电接触器合闸后，参看模块电压应在 700V ±50V； （6）在SVG控制柜触摸屏按“启动”按钮，运行指示灯亮，再锁屏，SVG送电完 成。 注意：故障电容器需要单独放电。 2、 断电操作 （1）在SVG控制柜按“停止”按钮，运行指示灯灭，或者按下“急停”按钮； （2）SVG馈电柜断路器分闸； （3）如需检修设备，断开相应支路隔离开关，隔离刀合闸，充分放电、良好接
保护 控制操作界面
■SVG主电路采用链式逆变器拓扑结构，Y型连接，
装 置每相由12个功率单元串联组成
A
B
C
变流器A
SC1 U1
变流器B
变流器C V1
SC3 W1
U2
V2
W2
U12
V12
W12
装置构成
SVG装置
控制柜 启动柜 功率柜
启动柜
■由接触器、旁路电阻、电压互感器、电流互 感器、避雷器组成。
SVG原理示意图
IL可以通过调节UI 来连续控制，从而 连续调节SVG发出 或吸收的无功。
空载运行
UI
没有电流
Us
Us
UI
(a) UI = Us
UI=US IL=0
容性运行 感性运行
UI Us
IL 超前的电流
IL Us jxIL UI
(b) UI > Us
UI>US IL为容性电流
Us
滞后的电流
IL
第三步 经接地棒充分放电后，打开功率单元柜门； 第四步 拔掉故障模块单元的两根光纤头； 第五步 在前部用扳手卸下故障单元的二根出线，两个紧固螺丝； 第六步 拆下故障单元背后的风道； 第七步 将故障单元搬出来，注意轻拿轻放； 第八步 按与上述拆卸相反的顺序将备用单元装上并接线； 第九步 系统重新上电投入运行； 第十步 与厂家联系维修故障单元；
工作；SVG触发装置不发送触发信号。此模式不对功率单元进行触发， 主要用于对链节的上电检测和SOE记录。 ■在“退出”模式下，SVG同步装置、SVG调节装置正常工作； SVG触发 装置停止工作，SVG监控装置只对链节进行检测，但不记录SOE。
SVG投入运行详细操作顺序
1、送电说明 （1）确认设备正常及SVG馈电柜断路器处于分闸位、SVG控制系统已经启
04 SVG的工作模式
■恒装置无功模式 该方式用于控制装置输出无功，装置按设定容量输出 ，通过这种方式可以测量装置跟踪无功的准确性和阶跃响应速度。
■恒功率因数模式 在此模式下可以设定功率因数控制点，使控制点的功 率因数控制在设定的目标值或范围。
■恒系统无功模式 可精确控制系统无功为设定的目标值。 ■电压无功综合控制模式 该模式适用于风电场、光伏电站、电网等需要
SVG功率单元
■节单元包括散热器、IGBT、直流电容、铜排、放电电阻、 触发板、自取能电源模块。
功率单元
IGBT模块
直流电容
触发板
■触发板的功能 1、接收触发装置的触发信号，对触发信号解码后驱动相应 IGBT 2、测量直流电容电压 3、测量触发板的状态 4、检测IGBT散热器温度继电器的状态 5、检测IGBT驱动模块的状态 6、将直流电容电压、状态、继电器状态、驱动模块
Us
UI
IL UI jxIL
(c) UI < Us
UI<US IL为感性电流
■ SVG 可以等效为幅值和相位均可控制的、与电网同频率的交流 电压源，通过交流电抗器连接到电网上。对于理想的 SVG（无 功率损耗），仅改变其输出电压的幅值即可调节与系统的无功 交换：当输出电压小于系统电压时，SVG 工作于“感性”区， （相当于电抗器） ；反之，SVG 工作于“容性”区，（相当 于电容器） 。
老旧SVG无功补偿原理及基 础知识讲解
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主要内容பைடு நூலகம்
■无功补偿基础 ■ SVG工作原理 ■ SVG结构及原理 ■ SVG的工作模式 ■ SVG维护
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01 无功补偿基础
■有功功率
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转 换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。
■无功功率
无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建 立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能 量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率 。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率来发光外，还需80乏左 右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功 ，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var) 或千乏(kVar)。
SVG维护注意事项
■虽然SVG启动柜柜体、功率柜柜体接地处于低电位，但是SVG运行时
，启动柜内的限流电阻和旁路接触器、功率柜内的各链节均为高电 位。因此SVG运行时，严禁打开启动柜柜门以及功率柜柜门，避免 发生事故。如需对启动柜、功率柜内的部件进行检修，须断开SVG 上级断路器、拉开SVG上级隔离并将隔离开关接地后方可对SVG进行 检修。
实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有 电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之 间存在着一定的相位差，相位角的余弦cosφ称为功率因数，又称 力率。它是有功功率与视在功率之比。
三相功率因数的计算公式为：
cos P
P
S
P2 Q2
由式cosφ=P/S可知，在一定的有功功率下，功率因数cosφ越小， 所需的无功功率越大。为满足用电的要求，供电线路和变压器的 容量就需要增加。这样，不仅要增加供电投资、降低设备利用率， 也将增加线路损耗 。为了提高电网的经济运行效率，根据电网中 的无功类型，人为的补偿容性无功或感性无功来抵消线路的无功 功率。
（1）引起变压器二次侧电压的升高 （2）容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗 （3）如果供电线路电压因而升高，还会增大电容器本身的功率损耗， 使温升增大，影响电容器使用寿命。
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逆变工作原理图
单相逆变工作原理图
■ 基于大功率换流器，以电压型逆变器为核心，直流侧采用直流电
容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压、相位 和幅值均可调的三相交流电源。