（一）產品概述

    無功功率問題在電能的發(fā)、送、配、用四個環(huán)節(jié)中普遍存在，并對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行有重要影響。目前，配電網廣泛應用的無功補償裝置仍然以機械開關投切電容器和靜止無功補償器（SVC）為主，SVC雖然具有動態(tài)調節(jié)輸出容量的能力，但是其本質上仍然是無源型的設備，補償特性難以滿足配電網無功補償的技術需要，且設備占地面積很大，運行損耗也比較高。
    靜止無功發(fā)生器（SVG）作為最新一代的無功補償產品，在補償效果、功率密度和運行效率等技術指標上具有傳統(tǒng)無功補償設備無法比擬的優(yōu)勢，是目前解決配電網尤其是快速變化的電網無功補償問題最佳的技術手段。
    智光電氣多年來專注于大功率電力電子產品和自動化產品的研發(fā)和應用，具備深厚的技術積淀和經驗積累，通過與清華大學、浙江大學的合作，成功研制出了高性價比的新一代高壓動態(tài)無功補償裝置ZG-dSVG。這種新型裝置可用于變電站、新能源發(fā)電、電氣化鐵路、冶金、礦山等領域，為電網或用電負荷提供快速的動態(tài)無功補償和諧波抑制，可有效提高電網電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、抑制母線電壓閃變、補償不平衡負荷、濾除負荷諧波及提高負荷功率因數。

                                                                  
 
（二） ZG-dSVG原理構成
    ZG-dSVG高壓動態(tài)無功補償裝置選用全控型器件IGBT作為核心元件，以瞬時無功理論為基礎，集電力電子技術、微機控制技術、光電觸發(fā)技術于一體，是目前最先進的高壓動態(tài)無功補償裝置。
 
    自換相橋式電路通過電抗器并聯(lián)在電網上，調節(jié)自換相橋式電路輸出電壓的幅值，就能控制裝置注入電網的電流，從而控制該電路吸收或發(fā)出無功功率，實現動態(tài)無功補償。
    ZG-dSVG高壓動態(tài)無功補償裝置的主回路采用功率單元級聯(lián)結構，也被稱為直掛型鏈式SVG。ZG-dSVG按照系統(tǒng)構成分為：進線柜、啟動柜、功率柜及全數字化控制系統(tǒng)。

                             ZG-dSVG 裝置原理圖

1、主回路
    ZG-dSVG主回路包括進線柜、啟動柜和功率柜。進線柜內裝有隔離開關K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內裝有預充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內裝有換流鏈（Link），換流鏈（Link）通過完全相同的功率單元體（Cell）級聯(lián)而成，功率單元體（Cell）內又包含直流支撐電容Cd和IGBT構成的換流電路。
1）預充電限流電阻R
   預充電限流電阻R能有效限制裝置啟動前的預充電電流，保護IGBT和直流支撐電容不會損壞。該電阻具有極大的熱容量，可在短時間內反復承受沖擊電流。
2）連接電抗器L
換流鏈（Link）通過連接電抗器L接入電網，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉化為電流注入電網，同時平滑換流鏈（Link）產生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質材料和低磁密設計，具有高線性度、低損耗和抗諧波的特點。      
3）換流鏈（Link）
功率單元體（Cell）串聯(lián)而成的換流鏈（Link）是ZG-dSVG的核心部件，單臺功率單元體（Cell）將直流電壓轉化為交流電壓，功率單元體級聯(lián)后疊加形成輸出的高電壓。
根據裝置接入點電網的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯(lián)的功率單元體（Cell）數量不同，如10kV系統(tǒng)每相換流鏈（Link）通常由10~12個功率單元體（Cell）級聯(lián)而成。              
 
2、控制系統(tǒng)
    ZG-dSVG控制系統(tǒng)包括主控制器、功率單元驅動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監(jiān)控系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中采用的核心元器件，如數字處理器DSP、現場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅動模塊等均為國外原裝進口，可靠性已在長期應用中得到了的檢驗。
1）主控制器
主控制器由各個功能板卡組成，完成交流信號采集、開關量控制、PWM脈沖分配、狀態(tài)檢測和系統(tǒng)保護等工作。
2）功率單元驅動板
功率單元驅動板安裝在功率單元內，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉化為IGBT的驅動信號，同時反饋功率單元的狀態(tài)。
3）人機界面
ZG-dSVG采用液晶觸摸屏，具有完備的數據顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設計保證運行人員可以安全、便捷的操作設備。
 

（三）ZG-dSVG技術特點及試驗條件
■ 功能全面 
   1、控制目標多樣
   ZG-dSVG具備多種工作模式：恒定無功電流、恒定無功功率、恒定母線電壓、恒定功率因數，每一種模式均可以按照用戶要求進行設置和整定。
   2、綜合治理能力強
   ZG-dSVG不僅能補償基波無功，同時兼有低次諧波抑制和不平衡補償功能。
■ 技術領先
   1、自動重啟功能（專利技術）
   ZG-dSVG能夠實時監(jiān)測電網狀態(tài)，避免電網短時故障或外部干擾停機后導致裝置永久停機，大大加快裝置的恢復速度，提高裝置運行的長期穩(wěn)定性。
   2、多臺并列運行技術（專利技術）
   針對超大容量應用和分段母線補償而開發(fā)的專利技術，能有效提高系統(tǒng)運行的可靠性，完美解決母線運行方式變化時并列運行的協(xié)調問題。
■ 性能優(yōu)異
   1、動態(tài)響應速度快
   ZG-dSVG具有4ms以內的動態(tài)響應速度，因而對快速的沖擊負荷具有更好的補償效果，對閃變也有更好的抑制效果。
   2、諧波特性優(yōu)異
   ZG-dSVG是有源型設備，輸出電流是完全可控的，在補償無功時輸出電流畸變率在2%以內。
   3、運行效率高
   ZG-dSVG采用低損耗全控型功率器件，優(yōu)化的CPS-SPWM控制算法，在保證性能的同時將裝置的損耗控制在最小，裝置效率可達99％。
■ 使用方便
   ZG-dSVG具備戶內柜式、戶外箱式兩種安裝方式，具有結構緊湊，接線簡單，便于維護等優(yōu)點，尤其滿足城市配電網靈活多變的安裝需求。

性能參數
額定工作電壓（kV）	6 kV/10 kV/27.5kV/35kV
單臺容量（MVar）	1MVar～50MVar，可多臺并列運行擴展容量。
無功補償效果	補償后系統(tǒng)功率因數≥0.98
諧波特性	只補償無功時，諧波電壓畸變率<3%，諧波電流畸變率<2%
	治理諧波時諧波抑制率>85％
穩(wěn)態(tài)控制精度(%)	裝置實際輸出的無功與設定值之間最大允許偏差不超過±2.5%
響應時間(ms)	階躍響應時間不超過4ms
過載能力（p.u.）	1.05倍過載連續(xù)運行10min
	1.1倍過載運行時間3min
	1.15倍過載運行時間1min
效率（%）	額定狀態(tài)下可達到99%以上
保護功能	電網過壓保護、輸出速斷保護、輸出過流保護、過溫保護、光纖通訊中斷保護、IGBT驅動保護、直流過壓保護。
通訊接口	支持RS232/RS485和CAN現場總線，備有計算機網絡監(jiān)控的RJ45擴展口和通信轉換模塊，可以靈活支持Modbus、Profibus、TCP/IP和IEC61850等通信協(xié)議。
工作環(huán)境條件
環(huán)境溫度	-15℃～+45℃
相對濕度	<95%（不凝露）
海撥高度	≤1000米（如大于1000米則降額運行或特殊定制）
遵循標準
GB / T 12326-2008	電能質量波動和閃變
GB / T 14549	電能質量公用電網諧波
DL / T 1010.1-2006	高壓靜止無功補償裝置 第 1 部分 系統(tǒng)設計
GB / T 10229	電抗器
GB 1984	高壓交流斷路器
GB 1985	高壓交流隔離開關和接地開關
Q/ZGDQ  14-2012	ZG-dSVG高壓動態(tài)無功補償裝置

ZG-dSVG完備的出廠實驗條件
    嚴格的出廠測試是高壓無功補償裝置可靠性與穩(wěn)定性的重要保障，智光電氣具備完善的高壓無功補償裝置試驗條件。
- 大功率電能質量控制研究實驗室——嚴格按照國際化標準建造，實現50MVAR容性與感性無功滿載動態(tài)試驗；
- 電氣控制與電力節(jié)能工程研究開發(fā)中心——由廣州市科技局授牌成立，珠三角地區(qū)在該領域的研究、開發(fā)、實驗基地；
- 電氣控制裝置性能檢測實驗室——保證產品的研發(fā)功能、性能與制造工藝；
- 電磁兼容實驗室——更大限度的保證電子產品及器件的穩(wěn)定性能及品質；
- 特種電抗器研究實驗室—--設施先進，實現電抗器全面的性能檢驗。
 
 

（四）ZG-dSVG應用領域
    ZG-dSVG系列高壓動態(tài)無功補償裝置具有響應速度快、運行范圍寬、占地面積小、補償功能多樣和滿足各種電壓等級與容量要求等優(yōu)點，可廣泛應用于電力配電系統(tǒng)和大型工業(yè)配電系統(tǒng)的動態(tài)電壓控制和電能質量改進。

◆ 電力配電網（35 kV /10kV)
現場特點：
1、多臺主變并列，運行方式會發(fā)生變化。
2、發(fā)生故障后電壓恢復速度較慢。
3、必須與變電站VQC或區(qū)域AVC協(xié)同工作。
ZG-dSVG解決方案：
    配備上層控制系統(tǒng)，將交流采樣、母聯(lián)開關狀態(tài)檢測、開關柜斷路器狀態(tài)檢測以及數據通信等放在上層控制系統(tǒng)內進行處理。上層控制器根據本地控制策略或遠方調度命令實時計算SVG的輸出容量，通過光纖將指令下發(fā)，SVG本體僅需要完成上層控制器的指令，同時反饋裝置狀態(tài)即可。
 

◆ 風力發(fā)電場 
現場特點：
1、地處偏遠，電網偏弱。
2、電壓質量直接關系到經濟效益和安全生產。
3、低電壓穿越能力亟待提高。
ZG-dSVG解決方案：
1、提供大容量和超大容量ZG-dSVG，以高壓母線電壓作為控制目標，有效抑制電壓波動。
2、ZG-dSVG具有優(yōu)異的低電壓運行特性，對改善風電場低電壓運行能力有顯著作用。
 

◆ 電力牽引供電系統(tǒng)
現場特點：
1、負序分量比重較大。
2、供電電網為單相27.5kV系統(tǒng)。
3、交、直流混合系統(tǒng)，諧波含量大。
ZG-dSVG的解決方案：
1、提供單相27.5kV 的ZG-dSVG。
2、ZG-dSVG具備綜合補償能力，在補償無功的同時兼顧不平衡補償和有源濾波功能。
 

◆ 沖擊性大型工業(yè)負荷
現場特點：
1、負荷快速變化，對電網造成強烈沖擊。
2、無功波動造成的損耗很大。
3、功率因數難以達標。
ZG-dSVG的解決方案
1、ZG-dSVG具有4ms以內的動態(tài)響應速度，可以滿足對任意負載進行治理的速度要求。
2、以母線功率因數作為控制目標，實現任意時刻高功率因數運行。
 

（五）ZG-dSVG規(guī)格型號
ZG-dSVG系列高壓動態(tài)無功補償裝置的產品分類如下：

示例：額定電壓為10kV，額定補償容量為±10000kVar的系統(tǒng)，12級H橋級聯(lián)拓撲方式，采用“一”字型排列戶內安裝，控制程序版本為A10型，其型號可表示為ZG-dSVG-12H 10000/10Y-A10。

 
                               ZG-dSVG 成套裝置布置圖

說明：
1、以上ZG-dSVG 6kV/10kV系統(tǒng)全部為鏈式級聯(lián)結構，35kV以上可以采用鏈式級聯(lián)結構，也可以采用10kV級聯(lián)配合升壓變壓器方式。
2、以上ZG-dSVG全部按照風冷和鐵芯電抗器進行設計，額定電流在600A以上的系統(tǒng)推薦空芯電抗器，柜體尺寸將有所變化。
3、以上ZG-dSVG的尺寸均為戶內柜式，每一種規(guī)格均可以設計為戶外箱式。
4、產品在不斷改型中，以上數據敬請參考，本公司保留修改和更新的權力。
5、ZG-dSVG全系列產品接受用戶定制。

（六）ZG-dSVG典型案例

應用案例一
項目名稱：華電集團某風電場
補償容量：-8MVar~+15MVar
系統(tǒng)電壓：35kV
項目特點：海拔3500米（國內海拔最高的風電場）
系統(tǒng)構成：8MVar SVG + 7MVar FC
補償方案：
（1）以35kV母線電壓或者110kV入口功率因數作為控制目標。
（2）電容器組可以投切，補償范圍從-8MVar~+15MVar連續(xù)可調。

應用案例二
項目名稱：廣東電網某供電局
補償容量：-8MVar~+8MVar
系統(tǒng)電壓：10kV
項目特點：戶外箱式安裝，具備與區(qū)域自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)互聯(lián)的能力
系統(tǒng)構成：8MVar SVG

補償方案：
（1）系統(tǒng)正常條件下以10kV母線功率因數為控制目標，系統(tǒng)出現故障時進入過載強補狀態(tài)，加快電網電壓恢復速度。
（2）配有上層控制器，可以接入變電站監(jiān)控系統(tǒng)和區(qū)域AVC系統(tǒng)。
 

應用案例三
項目名稱：安徽某大型礦業(yè)集團
補償容量：6 MVar
系統(tǒng)電壓：6 kV
項目特點：母線并列運行或者分段運行均可進行補償，與變電站現有無功補償設備兼容。
系統(tǒng)構成：6 MVar SVG
補償方案：
1、母線分段運行時， SVG以Ⅱ母無功作為控制目標。
2、母聯(lián)開關動作后， SVG以Ⅰ母、Ⅱ母的無功作為控制目標。

應用案例四
項目名稱：國電集團廣東某風電場
補償容量：-12MVar~+12MVar
系統(tǒng)電壓：35kV
項目特點：大容量SVG同時滿足無功補償和諧波抑制需求
系統(tǒng)構成：12MVar SVG + 升壓變壓器
補償方案：
1、針對110kV母線進行補償，確保實時功率因數高于0.98。
2、抑制35kV母線諧波電流，降低母線電流畸變率。