静止无功发生器SVG介绍

晶闸管投切装置
TCR，MCR，TSC
基于电压源换流器 SVG/STATCOM
慢速无功补偿
快速无功补偿
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背景 各行业对SVG需求分析
SVG工作原理与运行特性
南瑞继保SVG产品特点介绍
南瑞继保工程能力及应用
风电场对无功补偿的需求
1、风力发电的特点： 风力发电机组属于不能进行出力调整的电源装置，所 以风力发电出力的短周期变动明显，具体表现在：
—— 风电场低电压穿越问题
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风电场对无功补偿的需求
4.1、风力发电场接入系统无功损耗
风电场接入系统的无功需求包括： ①升压变压器（箱式变压器）； ②风电场升压变电站主变压器； ③输电线路的无功损耗。
风电场接入系统的无功损耗描述：
QN=3I2X=（P2+Q2）/U2＊X
由此可见：系统的无功损耗是伴随有功的变化而成平方关系 变化的，当有功增大一倍时，无功将增大数倍。
因此，有必要对风电场进行适量的无功补偿
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风电场ห้องสมุดไป่ตู้无功补偿的需求
4.2、风力发电场电压稳定问题

电网运行必须考虑大片区域风电机组切机带来的电压稳定问题。
风电场退出运行时，系统由于突然增加大量无功,可能存在过电压 的危险。风电电源往往处于远离负荷中心的电网边缘，与电网之 间的连接相对较弱，切机造成的瞬间无功富余无法由内陆地区的 电力系统有效消化,对运行设备造成损害。 故障后，整个弱连接系统可能会因为过多的无功富余过电压而导 致保护动作,电网解裂。
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背景—技术发展
电力电子技术：典型的交 叉学科。 电力电子技术层次：器件 电路系统控制。电力电 子技术应用亦沿着这三层次 展开! 电力电子电能的处理：采 用开关方式，电力电子器件 工作在开关模式，但其与理 想开关有区别。
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背景—市场需求
电力系统对电能质量治理的需求
• 当电力系统故障或负荷突增时，动态提供电压支撑，确保母线电压 稳定，提高电力系统暂态稳定水平，减少低压释放负荷数量，防止 发生暂态电压崩溃；
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光伏发电对无功补偿的需求
光伏发电系统：
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利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射直接转化为电能的发电系统，
包括变压器、逆变器和光伏方阵等。
在无补偿情况下，光伏电站的无功功率来至于光伏逆变器或者是系统提供。
光伏发电对无功补偿的需求
光伏发电系统的特点：
1、光伏逆变器提供的无功补偿容量无法满足光伏电站 需求时，电站将从系统吸收无功功率，但电站与系统的 连接点功率因数低下； 2、光伏电源出力随机且变化幅度大，自身不具备惯量， 提供的无功容量有限，需要加装无功补偿装置； 3、随着光伏电源装机容量增加，电能质量问题日趋严重；并网逆变器 产生谐波、三相不平衡、输出功率不确定性易引起电网电压波动、闪变，
• 电弧炉SVC补偿容量经验方法
- 1）根据富士电机公司提出经验数据 ，电弧炉无功补偿的容量 为电弧炉炉变短路容量的50%。
- 2）根据电弧炉无功补偿的工程经验，电弧炉工作的最严重情 况，就是全无功的波动，即从轻载到满载且迅速变化。再考虑 电弧炉允许20%的过载运行，因此电弧炉的补偿容量一般可为 电弧炉炉变容量的1.3倍。
静止无功发生器（SVG）介绍
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背景 各行业对SVG需求分析
SVG工作原理与运行特性
南瑞继保SVG产品特点介绍
南瑞继保工程能力及应用
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背景 各行业对SVG需求分析
SVG工作原理与运行特性
南瑞继保SVG产品特点介绍
南瑞继保工程能力及应用
背景—公司简介
• 从事电网、电厂和各类工矿企业的电力控制保护的技术开发和 产业化，是国内该领域最大的科研和产业化基地

3、风电场无功需求的特点：
- 在停风状态下也保持与电网的联接。
- 风力发电机组的无功需求量随着有功变化而变化 ,采用传统并联 电容器组进行无功补偿，仍需从电网吸收或者发出部分无功。
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风电场对无功补偿的需求
3、风电场无功需求的特点：
- 风电场的无功变化在满发时会抬高风机出口电压 , 在并网时会 在瞬间较大幅度降低出口电压。
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地铁用户需求分析
地铁电气系统的特点： 供电系统采用集中供电方 式，110/35kV两级电压供电 为减少谐波影响，采用等
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效24脉波整流机组
供电系统的总功率因数不低于0.9 各变电所采用综合自动化系统，变电所综合自动化系统采用
分层、分布式系统结构。
地铁用户对SVG的需求
如果采用SVG方案，可以优化变电所设计，自动补偿日间/夜间负荷
的波动，保证电压稳定和恒功率因数运行。
地铁用户对SVG的需求
SVG接入站内综自系统
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支持多种规约：103、61850、modbus，完美融合于站内综自系统
灵活启动与退出
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背景 各行业对SVG需求分析
SVG工作原理与运行特性
SVG技术特点
谐波含量小
补偿能力强 响应速度快
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补偿能力强
运行范围宽
SVG
电压闪变抑制
综合费用低
占地面积小
SVG技术特点
响应时间快
SVG响应时间： SVG 采用IGBT全控型器件，器件开通关断时间 2μ s，采用PWM 控制算法整个装置的响应时间≤5ms； 传统静补装置响应时间： ≥7ms； SVG可在极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。
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需要治理。
4、系统故障时，光伏电站需要提供自身电压支撑能力，增大无功储备；
光伏发电对无功补偿的需求
光伏发电并网需要解决的问题 无功功率控制
无光时为保持电站与电网的联系需要吸收无功
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光伏电站的变压器需要吸收无功，会并引起线损，导致功率因数低， 无法满足电网PCC点功率因数0.98以上的要求 光伏逆变器所能够提供的无功功率有限 电压波动、闪变和谐波等电能质量问题严重
- 风速和风向具有随机变动的特性
- 不同安装点的风速和风向特性不同
- 同一个风电场的不同风机的出力也是不同步的 - 随着风电场装机容量的增大，风电场接入电网的电能质量问 题日益严重，如何提高风电场接入电网的电能质量已经成为 制约风电场装机容量的主要因素
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风电场对无功补偿的需求
2、风力发电场接入系统面临的问题：


因此，有必要在风电场的接入点选择性地安装快速无功补偿设备， 如SVG和SVC（静止无功补偿器），以提供必要的无功和电压支撑 。
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风电场对无功补偿的需求
风力发电站无功补偿计算： 根据《国家电网公司对风力发电站接入电网规定修订版》，规定需要综 合考虑以下要求： 1、风力发电场在任何运行方式下，应保证风力发电场额定运行时功率因数 满足在0.98以上时，所确定的无功补偿容量，且能实现动态连续调节；另 外，保证风电场在系统故障情况下，能够调节并网点电压恢复到正常水平 所需要的足够无功补偿容量。 2、百万千瓦级以上风电基地，其单个风电场无功功率调节容量为风电场额 定运行时功率因数保证在0.97以上所需要的无功容量。 3、考虑到风电场通过升压站接入电网，其配置的容性无功容量能够补偿风 电场满发时全站和送出线路上的无功损耗，其配置的感性无功容量能够补 偿风电场空载时送出线路上的充电无功功率。 4、实际风电场无功容量范围在满足上述要求下，还要结合每个风电场实际 接入情况来确定。
• 高压电力电子产业是南瑞继保重点发展方向之一
背景—电力电子产业
背景—技术发展
电力电子技术的飞速发展，使其在电力系统中得 到了极大的运用，已成为未来电力系统三项支撑技 术之一。静止无功发生器（SVG , Static Var Generator）,是其中的典型代表。
电网能量管理（EMS） 电网综合自动化 电力电子柔性交流输电SVG、SVC… 柔性直流输电HVDC… 用户电力技术APF、DVR…
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• 动态维持输电线路端电 压，提高输电线路稳态 第一代无功补偿 第二代无功补偿 第三代无功补偿 传输功率极限；
• 抑制系统过电压，改善 系统电压稳定性 ； • 阻尼电力系统功率振荡 ； • 在负荷侧，抑制电压闪 变、补偿负荷不平衡、 提高功率因数。
机械式投切装置
MSC
开关延时
7ms～1周波
<5ms
- 国家能源电力控制保护技术研发(实验)中心
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• 全球五大电力系统保护设备供应企业之一
– ABB, AREVA, NR(南瑞继保), SEL, SIEMENS (Newton-Evans资料)
• “做精主业，外延发展”战略，确定五个产业发展方向：
– 电网自动化产业链 – 电厂自动化产业链 – 高压电力电子产业链 – 智能化一次设备产业链 – 大型工业领域生产过程控制产业链
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轧机启动及运行期间，由于无功冲击使得电网功率因素低下， 严重时使得电气设备不能正常工作，降低了生产效率
2、谐波含量大 轧机的变频传动设备中会产生谐波，一般以5、7、11、13次为 代表的谐波。
动补在电弧炉负荷中的应用
• 电弧炉SVC补偿容量的计算
- 电弧炉SVC无功补偿容量需要从以下几个方面来确定： 1）补偿电弧炉无功冲击造成的电压波动的无功容量 2）补偿电弧炉功率因数的无功容量 3）补偿主变的无功损耗
地铁负荷变化范围大
地铁整流机组负荷等级应满足GB10411-2005规定，即： 100％额定负荷──连续
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150％额定负荷──2小时
300％额定负荷──1分钟 地铁的负荷变化很大，特别是日间通车高峰期和夜间时负荷的变化
可能超过100%，这样对电网电压的稳定和功率因数的保持是比较难实
现的，目前有一些地铁站采用电抗器解决夜间的电压升高问题，带来 了损耗较大、经济性不好的问题。
补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率。
2、对于 T 接于公用电网和接入用户内部电网的大中型光伏电站应 根据项目工程的特点， 结合电网实际情况论证其配置无功装置类型 及容量范围。
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冶金行业对SVG的需求
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冶金行业对SVG的需求
电弧炉炼钢对电能质量的影响
1、功率因数低，无功冲击大 超高功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数极低，无功冲击大 ，这样引起母线电压严重降低。电压降低又相应降低电弧炉的有 功功率，使熔化期延长，生产率下降。

风速变化是随机的，风电场出力也是随机的。风电本身的特点 使其容量变化大，给电网有功、无功平衡度调度带来困难。

在风电容量比例高的电网中，存在电能质量问题，例如无功不 足、电压波动和闪变、频率偏差、谐波问题等。
相同装机容量的风电场在不同的接入点对电网的影响是不相同 的。在短路容量大的接入点对系统的影响小；反之，影响大。
- 风电场变压器要向系统吸收一定的无功 , 其数量大约是变压器 容量的 20%左右。此外,随着风机有功出力的变化 , 无功需求也 在变化 , 当风机本身的无功补偿不足以补偿这些无功变化时 ,就 需从电网吸收无功,这些无功在流经线路时也会引起线路损耗。
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风电场对无功补偿的需求
4、风力发电场并网面临的无功问题 —— 风电场接入系统的无功损耗 —— 风电场电压稳定问题
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2、电压闪烁和波动
超高功率电弧炉是供电电网的很大的负载，而且在运行中经常 产生突然的、强烈的电压冲击，导致电网电压的快速波动。 3、谐波含量大 电弧炉在炼钢过程中其电流会产生非正弦畸变和各次谐波，以2 、3、4、5次为主，对电网造成影响。
冶金行业对SVG的需求
轧机对电能质量的影响
1、功率因数低，电压波动大
南瑞继保SVG产品特点介绍
南瑞继保工程能力及应用
H桥级联型SVG电路结构
• 利用多电平模块化技术，有效避 免了器件直接串联 • 输出的多电平电压和电流谐波含 量
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• 可关断器件在每个周期内开通、 关断次数少，损耗较小
• 所有链节结构完全相同，可以实 现模块化设计，便于扩展装置容 量及维护 • 采用普通变压器或电抗器接入系 统，无需多重化变连接压器，减 小了占地面积，降低了装置成本 • 具备冗余运行能力
故障穿越能力（低电压穿越能力）
当系统发生扰动时，光伏逆变器不能切机，还必须对系统电压 进行一定的无功支撑，参与电压的稳定控制
光伏发电对无功补偿的需求
光伏电站无功补偿计算： 根据《国家电网公司对光伏电站接入电网规定》，规定要求：
1、对于专线接入公用电网的光伏电站，其配置的容性无功容量能够
补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光 伏电站送出线路的一半感性无功之和；其配置的感性无功容量能够