选择SVG⽆功补偿装置时需要注意哪些问题
⼀、概述
SVG是采⽤现代电⼒电⼦技术改善电⽹供电品质的重要设备,其应⽤范围迅速扩⼤。由于⽬前尚未颁布SVG的国家标准,各⼚商所采⽤的技术、元件、控制软件不尽相同,进⽽影响产品的性能价格⽐。因此,研究分析SVG的有关问题,对设计选型具有重要意义。
⼆、关于SVG的滤波功能
只要配以适当的软件,SVG是完全可以担负消除谐波的任务的。但需要注意以下两个问题:①必须在订货技术要求中明确写明要求进⾏谐波防治,并写清楚需要滤除的谐波次数。因为多数SVG的软件设计是以⽆功为控制⽬标的,当需要滤除谐波时,需要再增加相应的软件(但主电路可以不变);②SVG的主电路是以⽆功作为控制⽬标的,因此,只能滤除13次及以下的谐波(事实上,多数⼯程滤除13次及以下谐波即可满⾜要求)。因此,当需要滤除13次以上的谐波时,建议采取SVG+FC或SVG+APF的⽅式。
注意:APF的⼯作特性(主要是极⾼的开关频率)决定了其主要元件(IGBT、电抗器、电容器等)的质量要求⾮常⾼,所以,其造价要⽐同容量的SVG⾼得多,在要求不⾼的场合,尽量少⽤APF,满⾜⼯程要求就可以了。
三、选择SVG时需要注意的问题
svg运行方式有哪些1、与FC回路的联合运⾏及可扩展性
SVG成本较⾼,且滤除系统13次及以上谐波的能⼒不⾜,因此,采⽤SVG+FC成为降低造价、改善滤波效果的针对性⽅式。当采⽤SVG+FC⽅式时,要求控制软件能够根据系统情况分别对SVG和FC进⾏调节或投/切操作。
⼀般⽽⾔,采⽤SVG+FC⽅式时,SVG与FC的容量是相等的。当采⽤⼀组FC时,整套系统的调节范围为-Q~+2Q(Q 为SVG额定输出容量)。由于SVG的输出是平滑的且容量与FC相同,所以合理地配合FC的投/切操作,整套系统可以在-Q~+2Q范围内实现平滑调节。同理,当系统扩⼤时,可以通过增加FC回路的数量,来实现-Q~+nQ范围内的平滑调节。当然,这需要系统控制软件具有良好的开放性。⽬前国内已有⼚商进⾏了这⽅⾯的探索。
2、响应时间
多数SVG的产品说明书上说明的响应时间是5ms,事实上,所谓“响应时间”是⼀个很模糊的概念,⾄少可以有以下两种解释:
①“响应时间”是从微处理器接收到扰动信号开始到微处理器发出调整指令所需要的时间;
②“响应时间”是系统发⽣扰动到SVG作出调整并使系统恢复到预计状态所需要的时间。
3、IGBT元件性能及其过压保护
IGBT元件是SVG的核⼼,其质量决定了SVG的性能。⽬前多数⼚家⽣产的SVG中IGBT的⼯作频率为500~1000Hz。在产品设计中,考虑到寿命、散热等问题后,IGBT的实际⼯作频率⼀般可取Z⼤值的10%,因此,所选⽤的IGBT的Z⾼⼯作频率⼀般应在5~10kHz左右。
IGBT应⽤中的Z⼤问题是过压能⼒差,为减少“雪崩式击穿”的概率,选择具有较⾼耐压能⼒的IGBT是必要的,同时应当注意⽣产⼚家是否设计了完善的过压保护措施。
在⼯⼚化⽣产中,元器件的检验是质检的重要环节,国内较好的⽣产⼚家对供货商的IGBT采⽤全检⽅式,可有效控制元件质量。⽬前进⼝产品中⼝碑较好的有英飞凌、东芝(已于三菱合并)、西门康等,其中英飞凌所占市场Z⼤。位于株洲的国家变频器⼯程研究中⼼Z近收购了⼀家⽣产IGBT的英国公司,核⼼元件在英国制造,Z终产品在国内封装。经过⾦融危机后,西⽅国家对我国出⼝⾼品质IGBT的管制有所放松,希望我国的IGBT产业能够有所突破。
4、SVG输出波形
有的⼚家采⽤堆波技术来模拟正弦波,但基于成本原因,不可能选⽤⼤量的功率模块来模拟较为接近的正弦波,所以采⽤堆波技术的SVG将会产⽣较⼤的谐波。⽬前多数SVG采⽤调制技术来模拟输出正弦波,由于IGBT的开关频率较⾼,其模拟输出的波形更接近正弦波形,谐波含量很少。虽然⽬前采⽤调制技术模拟输出正弦波的⼚家占了多数,但仍有采⽤堆波技术的⼚家,⼤家在选型时应当注意这⼀点。
5、系统组成
⽬前的SVG主要有直挂链式和升压式两种组成⽅式,其根本⽬的是解决输出⾼电压问题。直挂链式的优点是没有升压变,从⽽节约了占地⾯积,没有变压器损耗,不必设置变压器的保护控制系统。其缺点是需要由若⼲个IGBT功率模块串联以形成需要的⾼电压,所以必须解决好IGBT的开关同时性问题,同时要为IGBT元件设置完善的过电压保护,升压式的优缺点与之相反。
随着IGBT制造⽔平的提⾼,⽣产⼚家已可以购买耐压达到4500V的IGBT,35kV级直挂链式SVG也已投⼊运⾏,使得这种形式的SVG的性能得到了检验。同时,在10kV及以下系统中,采⽤升压式SVG在经济性上没有优势,尤其是在容量较⼤时,制造成本甚⾄⾼于直挂链式SVG。
考虑到煤炭系统的SVG主要应⽤于10kV和35kV,建议优先考虑采⽤直挂链式SVG。
6、控制硬件构建
IGBT的开关⼯作是在很⾼频率下进⾏的,其触发电路不可避免地受杂散电流和周围电磁场的⼲扰。搭建合理的硬件电路、采取有效的防电磁⼲扰措施是Z为有效的⼿段。由于缺乏精准的数学模型,对消除各种⼲扰进⾏理论上的设计是不现实的。事实上,国内较好的⼚商都是在反复试验和改进中获得经验,进⽽采取上述有效措施。煤炭企业的设计⼈员很少对此进⾏专门研究,也没有必要为此付出很⼤的精⼒。因此,建议在考虑设备选型时重点注意⼚商的⽣产批量、实际运⾏的效果等⽅⾯,因为实际运⾏是有效的检验。
四、实际应⽤
⽬前SVG的应⽤主要集中在⽆功波动较⼤、谐波含量较⾼的⾏业。由于SVG是新型产品,投⼊实际运⾏的时间还⽐较短。
上海铁路局南翔牵引站是SVG较早投运的单位之⼀,单台容量为5MVar。经现场测试,系统功率因数可稳定地达到0.98以上,电压基本⽆波动,谐波含量符合国家要求。⽯太电⽓化铁路也采⽤了鞍⼭某公司的SVG,在实际运⾏中也取得了很好的效果。⼭西司马矿也有SVG投⼊运⾏,据介绍,⽬前运⾏效果良好。另外,在冶⾦、电⼒、风电场、煤炭、电⽓化铁路等多个⾏业中,SVG陆续投⼊到了运⾏中。
5、建议
①对于电压品质、安全性要求较⾼的矿井,主变电站建议采⽤10kV级直挂链式的⽅式,但要注意散热问题;
②在变频器应⽤较多的660V、380V母线上,可采⽤低压SVG进⾏动态⽆功补偿,同时滤除13次及以下谐波。现在的低压SVG多为独⽴安装,希望今后的产品可以以标配的⽅式安装在不同型号的低压柜内,以⽅便安装,并节约占地⾯积;
③从煤炭⾏业的特点看,SVG主要以补偿感性⽆功为主,考虑到成本因素,建议选型时单台SVGZ⼤输出容量不超过
5MVar,当需要补偿的容量较⼤时,应考虑SVG+FC的⽅式。
北京领步公司是⼀家专门以谐波治理和⽆功补偿为主的电能质量⼚家,⾃公司建成以来,以为数百家企业解决了电能质量问题,有电能质量问题就北京领步。
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