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1、基于光电触发技术的 静止型动态无功补偿装置（SVC） 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 目录 1 2 3 4 6 5雄厚的技术基础 SVG 主电路形式 国变公司的简介 SVG 原理与特点 补偿技术的发展及选择 电弧炉负荷的特点及影响 电弧炉负荷的特点及影响 1.输电能力总体水平偏低 -不能适应远距离、大容量输电的需要； 2. 规模不断扩大，结构日益复杂 -电网安全稳定问题较为突出； 3. 大负荷中心动态电压支持不足 -电网电压稳定问题严重； 4. 短路容量超过或接近开关遮断容量 -已经成为电网运行的重大安全隐患； 我国电网现状 5. 电网损耗较大 -电网总体效率和效益有待于进一步提高； 6
2、. 环保要求不断趋严和输电走廊资源 -如何提高和改善输变工程走廊资源利用率； 7. 电力交换潮流大 -如何实现对电力潮流的有效控制； 8. 常规电能质量下降 -不能满足敏感性负荷的特殊要求。 电力电子设备带来一些新的问题 目前普遍使用的电力电子设备 变频装置 对于系统谐波含量要求高 电 网 电 源 电能质量问题 功率因数低 谐波含量大 三相不平衡 电压波动大 对系统影响 设备及电网 损耗增加 线路及变压器 网压降增加 设备容量增加 设备寿命降低 环保 节能 增加供电和设 备不安全性 对通讯 和监控干扰 电网存在的问题 非线型非线型 负载负载 补偿技术发展 慢速无功设备 静补FC（第一代） 机械
3、开关设备晶闸管控制组件 SVC（第二代） 基于VSC的技术 GTO, IGBT, IGCT SVG（第三代） 快速无功设备 断路器延迟 2 - 3 周波 10ms- 1 周波 响应时间 V-控制 I-控制: 1 周波 p晶闸管控制电抗器(TCR) p晶闸管投切电容器(TSC) p固定电容补偿 ( FC ) 较好的动补方式（SVC）： 传统采用的方式（静补）： u补偿容量固定，容易出现过 补偿和欠补偿等问题。 u影响牵引网运行电压。 u无功倒送增加运营成本。 u无功实行动态跟踪补偿，可 对谐波进行一定抑制。 u工作过程中，不产生过电压 和过电流等情况，安全可靠。 u总体实施成本较低，响应速 度快
4、。 p有源滤波装置器(APF) p静止同步无功补偿器 (STATCOM/SVG) 理想补偿方式（有源补偿）： u产生感性和容性无功，实行 实时跟踪补偿，同时可对谐波 进行有效抑制。 u不产生谐振，安全可靠。 u总体实施成本较高，补偿范 围宽、响应速度极快。 经过多年的积累，公司拥有完善的产品线，可提供包括TSC、TCR 、APF、SVG 等在内的多种产品，为客户提供最为完善的解决方案。 TSCTCRAPFSVG 完善的解决方案 不同补偿装置的补偿能力 system voltage (p.u.) SVG TCR TSC 0.4 capacitive current (leading) induc
5、tive current (lagging) 0 1.0 SVG工作原理 SVG的特点 SVGSVG可有效可有效 提高电网电提高电网电 能质量能质量 SVG 性能优异 高效率 高可靠性 占地面积小 无需谐波滤波 补偿灵活 SVG性能与SVC的比较 SVCSVG 动态调节容性、感性无功 响应速度 半个周波 实现两臂能量交换 抑制系统振荡 安装尺寸小 具有谐波补偿功能 动态调节感性无功 响应速度 3个周波 不能实现实现两臂能量交换 不能抑制系统振荡 安装尺寸大 具有一定滤波功能 电容、电抗维护工作量大 维护工作量小 特点作用 控制电网无功功率潮流 稳定系统电压 提高线路输送能力 抑制系统振荡 短时
6、有功输出 谐波补偿 动态补偿 快速响应能力 连续双向调节 不会出现过补偿 安装尺寸小 维护工作量小 谐波及无功同时补偿 有源滤波器 (APF) SVG的作用及特点 SVG主电路形式 SVG主电路形式，我们可根据系统情况设计，目前 主要有2种应用形式。 级联直挂型变压器隔离型 SVG主电路形式 1.变压器隔离型 2.级联直挂型 雄厚的技术基础 1 1 变流技术 2 2 控制技术 3 3 制造技术 4 4 型式试验 5 5 科研成果 成熟的变流技术车载大功率智能模块 IGBT 牵引变流器 IGBT 牵引变流器 IGBT 变流器模块 IGBT 变流器模块 模块化设计，功率单元的结构和电气性能完全一致
7、，互换性好 。 成熟的变流技术车载大功率智能模块 铝电解电容 膜式电容 普通电解电容寿命短，需要定期更换，容易 受到周围环境温度影响，并需串、并联使用。 安全膜式电容器，膜为进口stainer安全膜，寿命 长，单个金属膜电容的额定电压达到2000V，避免了串 联分压问题。 成熟的变流技术直流电容 采用专有的、出口到GE、三菱公司的无感BUSBAR技术，彻底 解决了线路杂散电感，减小了IGBT的工作应力，使得器件处于更 安全的工作状态。 成熟的变流技术无感直流母排 先进的控制技术 采用了dq坐标系下的瞬时电流控制:三相输出电流经dq变换解耦 为独立的有功电流Id 分量和无功电流分量Iq 分量,然
8、后与给定的 有功和无功进行P I调节, 由dq0坐标系经旋转变换到坐标系, 再经过电压空间矢量PWM ( SVPWM)调制得到开关信号。 基频优化PWM控制策略 通过控制开关角度，控制基波输出电压，并在同时寻求一个最优的谐波 优化目标。 若优化条件少，对直流电压纹波峰值限制及电压平衡控制不利。 实测相电压 输出相电压各单相桥 输出电压 先进的控制技术 SVG+FC协调控制系统 监控系统实现对SVG及滤波支路的自动投入，自动退出，连 锁，联动跳闸等自动控制功能，减轻操作人员的工作负担，避免 误操作，符合综合自动化变电所的要求。 网络 DSP 工控机 远程控制 就地控制 底层控制 逆变模块滤波支路
9、保护柜 先进的控制技术远程监控 SVG监控系统主要由位于本 地的下位机，上位机及远端调 度室的主机组成。 上位机通过TCP /IP协议与 远程主机通讯，使远程主机能 访问本工控机。 下位机负责采集整个系统 的各个状态变量，并将数据传 给上位机。 先进的控制技术监控通讯系统 监控软件系统状态监视模块 通讯管理模块 用户管理模块 信息显示模块 数据管理模块 参数设置模块 打印模块 退出模块 通信模块 数据存取模块 数据备份模块 数据、曲线查询模块 数据、曲线实时显示模块 SVG监控软件的硬件平台基于触摸屏工控机 ，操作系统为Windows，开发工具为Visual C+ 6.0。 程序有较强的可读性
10、，便于维护和升级。 先进的控制技术软件系统 监控保护功能 a.斩波保护 b.各个元件的监视保护 c.过流/速断保护 d.无压/欠压保护 e.温度保护 控制监测系统，实时监测并显示元件的运行状态。若发生 故障，则锁死触发脉冲并发出跳闸指令，切除SVG系统。 先进的控制技术监控保护功能 SVG关键制造技术 主电路(阀体)电气设计 IGBT器件应用技术，包括器件压装，电气回路设计 隔离变压器设计技术 阀体高压绝缘设计技术 阀体电磁兼容设计技术 阀体及功率回路的材料工艺设计 功率器件和功率回路散热设计 SVG型式试验 国家变流技术工程研究中心（NERCC） u 静止动态无功补偿成套装置控制系统型式试验
11、 u 静止动态无功补偿成套装置监测系统型式试验 u 静止动态无功补偿成套装置IGBT模块电磁兼容试验 u 依据：IEC变流装置标准 铁道部牵引电气试验检验中心 u 静止无功补偿成套装置IGBT模块型式试验 u 依据：静止无功补偿器技术规范 本公司的高压试验室，具备55kV及以下的全部试验功能， 并配备TCR+TSC 型无功补偿装置。 高压试验室 SVG试验平台 模块型式试验 试验试验对象 阀端对地电介质试验 交流电压试验模块 雷电冲击试验模块 阀端间电介质试验 交流电压试验模块 操作冲击试验模块 端间电介质补充试验链节 运行试验 空载电容器电压平衡试验模块 周期触发和熄灭试验模块 功率损耗和温
12、升试验链节 过电流试验模块 快速放电和辅助逆变器试验模块 电磁干扰 操作冲击试验模块 过电流试验 SVG相关的专利 序 号 发明名称专利（申请）号 1一种新颖的IGBT牵引变流器模块 200530048673.6 2共平台模块化多功能机车安全信息综合监测系统 200530048672.1 3低感母排的设计及制作方法 200530048670.2 4逆变器用低感母排 200530048669.X 5一种逆变器用低感母排装置 200520052936.5 6一种逆变器用低感母排装置 200520052934.6 7一种静态无功发生器的控制装置 200520052257.8 8静态无功发生器 200
13、520052256.3 9一种新颖的IGBT绝缘栅极晶体管变流器模块 200410032294.7 10IGBT绝缘栅极晶体管逆变器模块 200410032292.8 11印制电路板224B200330106485.5 12印制电路板220B200330106484.0 13印制电路板221B200330106483.6 14印制电路板964A200320124033 15基于双口RAM的控制器局域网（CAN）通信卡200320124031.5 16一种直流升压变换电路(保密)200320114347.6 17一种直流变换电路及其控制方法(保密)200320114344.2 18DC/DC变换
14、器200320114000 19印制电路板222B200310110633.X 20印制电路板223A200310110632.5 序号发明名称专利（申请）号 21印制电路板225A200310110627 22印制电路板295A200310110626.X 23一种DC/DC变换器的电磁转换元件03342550 24 电力电子器件（电源板） 03248811.4 25 电力电子器件（驱动板） 03248613.8 26一种大功率器件及其散热器的压装方法02368679.0 27一种热管散热的整流器组件02368521.2 28一种逆变电源 02354179.2 29控制系统供电电源的控制电路
15、02354179 30电器柜（辅助变流屏柜）02283254.8 31一种新型电力机车控制屏柜02277505 32一种新型电力机车辅助变流屏柜02277274 33一种新型列车监控装置屏幕显示器02277047 34一种列车底部悬挂式机柜型材及其应用02257177.9 35一种列车供电柜02257177 36DC/DC变换器 02224230 37一种列车接触网供电电源控制装置02224228 38 一组发电机组用离合器操纵装置 02224227.9 39 电力电子器件（电传动功率器件） 01253812.4 40一种通用化、集成化、模块化IGBT牵引变流器模块01249633 41USB
16、转储器01249477.1 42一种城轨车牵引供电整流器01242569.9 43 基于双口RAM的控制器局域网(CAN)通信卡 011316403 保护功能 电磁兼容 功率因数 过载能力 整机可利用率 使用寿命 补偿容量 额定电压 400V35kV 短路、过流、过压、失压保护和IGBT故障保护 大于20年 大于99.5% 120%额定电流（1分钟） 大于0.98, 谐波含量满足国家标准 达到欧盟标准EN50121-5:2000的要求 50MVA+50MVA SVG装置主要技术指标 风冷式SVG 纯水冷却式SVG 移动式静止无功发生装置 典型（一）：湖南省电力公司APF 项目概况：湖南省电力公司课题 电压等级：10kV； 主要谐波：5、7、11、13次谐波含量较 大，超过国标要求。 2005年9月在肖家变电站投入正式运行 系统参数 系统容量：1000kVA； 直流电压：1800V； 开关频率：2000Hz。 有源/无源
