电能质量综合补偿装置电子样本.docx
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电能质量综合补偿装置电子样本
10kV电能质量综合补偿装置
武汉市武昌电控设备有限公司
CONTENTS
⏹企业简介………………………………………………………………………………………02
⏹资质………….…………………………………………………………………………………03
⏹产品概述…………………………………………………………………………………….…06
⏹产品型号…………………………………………………………………….………………...08
⏹系统总体方案……………………………………………………………….……………...09
⏹主要功能………………………………………………………………………………….…..12
⏹10kV电能质量补偿装置的优势………………………………………….……….12
⏹保护功能………………………………………………………………………………………14
⏹环境要求………………………………………………………………………………………15
⏹整机外形尺寸……………………………………………………………………….……...16
⏹技术参数………………………………………………………………………………………16
⏹接线图……………………………………………………….………………………………….17
⏹服务承诺…………………………………………………………………………………….…17
1、公司简介
武汉市武昌电控设备有限公司始建于1964年,是原机械部、能源部定点生产高、低压开关设备企业,公司位于武汉市东湖新技术开发区,注册资本1.012亿,现有员工200余人,科研、技术人员80余人,生产面积30000平米,2010年成为福建中能电气股份有限公司控股子公司[股票代码:
300062],主要聚焦轨道交通、电网、用户市场等领域。
公司通过了IS09001质量管理体系、IS014001环境管理体系、GB/T28001职业健康安全管理体系认证,所生产的产品均按国家要求取得了“CCC”认证,获得全国低压成套开关设备和控制设备标准化技术委员会SAC/TC266证书.获评第五届全国高压开关设备标准化技术委员会标准化工作先进集体,被国家经信委推荐为全国城乡电网建设与改造提供产品的定点企业。
公司“WD”牌商标被认定为湖北省、武汉市“著名商标”,WD牌高压/低压预装式变电站获“湖北名牌产品”称号,公司多届蝉获湖北省、武汉市“守合同重信用企业”荣誉称号。
2、资质
3、产品概述
1)10kV线路存在的电能质量问题
10kV线路中存在三相不平衡,负序电流大,功率因数低,高次谐波等问题,这些电能质量的问题会造成10kV线路线耗大、变压器利用率低、系统安全性差、供电部门罚款等问题。
2)常用解决方案
目前高铁配电网中,大都采用固定式并联电抗器、分组投切电抗器、磁控式静止无功补偿器(SVC),电能质量综合补偿装置(SVG)。
并联电抗器补偿是使用较为广泛的一种无功补偿装置,它是将并联电抗器直接并联在配电线路中,通过并联电抗器的交变电流在相位上与线路电容电流正好相反,抵消了线路电容电流,达到了无功补偿的目的。
并联电抗器装设灵活,节省投资,但装置不能线性调节,只能提供不精确的功率因数补偿。
分组投切电抗器补偿方式是将并联电抗器分成若干组,通过采集系统二次侧电压、二次侧电流,以无功功率为投切信号,由接触器分别投切这若干组并联电抗器,达到无功补偿的目的。
这种方式比并联电抗器补偿装置在精度上有所提高,只能补偿容性负荷,不能做到平滑的无级补偿。
磁控式静止无功补偿器(SVC)是通过调节磁控电抗器上二次绕组可控硅导通角的大小来调节电抗器的感抗大小,导通角的控制也是通过采集系统二次侧电压及电流实现电抗器的大小的调节的,它比分组投切电抗器在精度上有所提高,可以平滑的调节电抗器的大小,但磁控电抗器(MCR)只能发出感性无功。
只有当配上串联电抗器与并联电容器(FC)时,才能做到有功无功双向补偿,这样组合后设备的体积很大。
目前在高铁配电网上这种方式(MCR+FC)使用最广。
电能质量综合补偿装置(SVG)的主体是一个电压源型逆变器,由于可适当控制晶闸管的通断,将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压,进而调节电抗器上的电流,使SVG吸收或发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的;同时SVG还能够产生系统需要的谐波来补偿负荷中的电流谐波,实现谐波补偿的目的。
比较MCR+FC补偿方案,SVG投切速度更快、功率损耗更小、占地面积更省。
不同的补偿方案各有其优势和自身的局限性,在选择方案时,我们既要考虑无功补偿设备的先进性、适用性,同时也要考虑投资成本的合理性。
通过分析比较,我们觉得:
在高铁配电网中,区间我们设置固定并联电抗器,在变电所里我们使用电能质量综合补偿装置(SVG),这样配置最经济、最省占地、补偿效果最佳。
3)本装置的必要性
本装置是采用将10kV电压通过变压器降压至400V,接到我公司研发的配电网电能质量综合补偿装置中,产生相应的负序电流、零序电流、高次谐波电流,再通过变压器升压至10kV注入到10kV线路中,抵消10kV线路中的负序电流、零序电流、高次谐波电流,从而解决功率因数、三相不平衡、负序电流、消除高次谐波的功能。
其优点是:
响应速度快、节约电能、提高电网系统安全的特点。
4、产品型号
5、系统总体方案
本装置采用在10kV侧取电流、电压信号,计算出10kV线路的负序电流、零序电流、高次谐波电流,由400V级电力电子器件产生一个方向相反,大小为10kV需求值的25倍负序电流、零序电流和高次谐波电流,通过一台10/0.4kV三相干式变压器并入10kV线路,将400V设备产生的相应负序电流、零序电流和高次谐波电流变成10kV注入线路中,从而抵消10kV线路中的负序电流、零序电流和高次谐波电流,达到解决10kV线路三相不平衡、消除高次谐波、提高功率因数的目的。
1)主电路拓扑结构
10kV电能质量综合补偿装置通过升压变压器与10kV电网连接提高了系统的稳定性能,主电路拓扑图如图2.1
图2.1主电路拓扑结构
主电路拓扑采用三电平结构,使输出电流谐波含量更低,IGBT电压应力更小。
2)主器件选型
主器件IGBT选用德国进口英飞凌品牌1700V/300A双管IGBT,运行电流150A左右,留有一倍的余量,保证了整机的高稳定性能。
变压器降压后通过与变流器相连,使电力电子器件在低压状态下运行,提高了设备的安全性。
电容器选用薄膜电容器,耐纹波电流能力强,与电解电容相比拥有更高的使用寿命。
3)补偿算法原理分析
控制器通过指令电流运算电路检测出补偿对象电流中的谐波、无功和负序等电流分量,然后补偿电流发生电路根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号,产生实际的补偿电流,补偿电流与负载电流中要补偿的负序电流和谐波电流抵消,最终得到期望的电源电流,从面达到在系统侧补偿负序分量、滤除谐波电流的目的。
其原理示意图如下图2.2所示:
图2.2无功、负序及谐波补偿原理
4)基于总线技术的并联组网扩容技术
为了便于提高补偿容量,开发了基于总线技术的并联组网扩容技术。
图2.3总线组网实现远程控制
各分调节器通过CT信号串联获得补偿信号,如上图显示通过485总线可完成组网控制,实现上位机远程控制各分相调节器。
总线组网后也可以实现一主多从结构的主从控制,如图2.4显示。
图2.4总线组网实现主从控制
通过总线组网技术,可以简便实现10kV电能质量综合补偿装置的容量扩展,也可以简便实现10kV电能量合补偿装置的远程统一调配。
真正实现智能化,自动化。
6、主要功能
(1)适用感性、容性、感性容性变化负载的功率因数补偿。
(2)使三相不平衡率达到国标要求。
(3)消除高次谐波,使电网电能质量达到国标要求。
(4)提高变压器输出效率。
(5)降低变压器及线路损耗。
(6)响应时间<10ms。
(7)采用IGBT作为负序电流补偿器的核心部件可线性调节功率因数,三相不平衡,可维持电网电压,增强电网稳定性,抑制电压波动和闪变。
(8)参数设定及数据保存功能。
微机控制器可根据现场不同的设备容量进行参数设定,并有实时运行数据的采集和整点运行数据的保存功能,可通过串口或加装通讯模块,将所有数据传至后台管理系统;装置具有系统运行参数和系统状态监视功能;具有运行参数和保护定值设置功能。
(9)通过串行485通信可控制整机开机和故障复位,可观测整机运行数据。
7、10kV电能质量综合补偿器的优势
由10kV电能质量综合补偿装置原理的描述可以知道,10kV电能质量综合补偿装置可以根据负载特点和工况,自动调节其输出的无功功率的大小和性质(容性或者感性)。
因此,从本质上讲,10kV电能质量综合补偿装置可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器。
10kV电能质量综合补偿装置是目前最为先进的无功补偿技术,其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃,它不再采用大容量的电容、电感器件,而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换,从技术上讲,10kV电能质量综合补偿装置较传统的无功补层装置有如下优势:
(1)响应时间更快
电能质量综合补偿装置响应时间:
<10ms。
传统动补装置响应时间:
50ms左右。
10kV电能质量综合补偿装置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。
(2)抑制电压闪变能力更强
传统动补对电压闪变的抑制最大可达2:
1,10kV电能质量综合补偿装置对电压闪变的抑制可以达到5:
1,甚至更高。
此外,由于10kV电能质量综台补偿装置响应速度极快,增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。
(3)运行范围更宽
10kV电能质量综合补偿装置能够在额定感性到额定容性的范围内工作,所以比其他类型动补的运行范围宽很多,更重要的是,在系统电压变低时,10kV电能质量综合补偿装置还能够输出与额定工况相近的无功电流。
而其他类型动补均靠电容器提供容性无功,其输出的无功电流与电网电压成正比,电网电压越低,其输出的无功电流也越低,所以对电网的补偿能力也相应变弱,这是其它类型动补技术上的本质缺点。
(4)补偿功能多样化
一套10kV电能质量综合补偿装置,可以实现不同的多种补偿功能:
※单独补偿负载无功
※单独补偿负载谐波
※单独补偿负载不平衡
※同时补偿负载无功、谐波和不平衡
所以,10kV电能质量综合补偿装置具有强大的补偿功能。
(5)有源滤波功能
10kV电能质量综合补偿装置采用了PWM技术,不仅自身产生的谐波含量极低,还能够对负载的谐波和无功进行补偿,实现有源滤波的功能,真正做到多功能化。
(6)占地面积较小
由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件,10kV电能质量综合补偿装置的占地面积通常只有相同容量其他类型动补的50%,甚至更小,比10kV的SVC体积小。
所以,在铁路10kV变电站的建设或改造中10kV电能质量综合补偿装置具有很大的优势。
8、保护功能
1)装置电网过电压保护
2)电网过电压保护
3)电网欠电压保护
4)直流母线过压保护
5)单元过温保护
6)单元短路保护
7)单元通讯异常保护
8)光纤传输异常保护
装置内部出现任何电路故障均有告警,停机等相应对策,及时上传,不会对上级系统造成影啊。
成套装置实现自动检测、远程手动投切和近程手动投切,各种方式之间有可的闭锁,防止发生事故。
检测,控制均实现完全自动无人值守。
非装置本身故障如过压保护、欠压保护、装置会在检测系统正常后自动投入运行。
9、环境要求
※额定电压:
10kV
※额定频率:
50Hz
※额定功率:
30-1000kvar
※贮存温度:
-40℃---+65℃
※运行温度:
-25℃---+55℃
※相对湿度:
常温下月平均<95,无凝露
※海拔高度:
≤2000m
※防护等级:
IP30
※地震烈度:
8度
※污秽等级:
IV级
10、整机外形尺寸
11、技术参数
型号
容量(kvar)
外形尺寸(mm)长×宽×高
WDSVG-12/30
30
2300×1120×2200
WDSVG-12/50
50
WDSVG-12/100
100
WDSVG-12/200
200
WDSVG-12/300
300
WDSVG-12/400
400
3100×1120×2200
WDSVG-12/500
500
WDSVG-12/600
600
WDSVG-12/800
800
WDSVG-12/1000
1000
※特殊容量或特殊尺寸签合同时可以与制造厂协商
12、接线图
图3.装置原理框图
13、服务承诺
1)服务方式:
上门现场服务+电话+微信。
2)接到用户反映后2小时内做出处理答复。
3)保证派出人员服从现场的各项规章制度,义务为客户培训操作维修知识。
4)及时向客户提供合同或协议规定的全部技术资料。
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- 电能 质量 综合 补偿 装置 电子 样本