动态静止无功补偿发生装置技术标准-低压静止同步补偿器技术标准.doc
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1、 低压静止同步补偿器技术标准低压静止同步补偿器技术标准 目 录1范围32引用标准33产品功能及原理33.1 低压SVG工作原理33.2 低压SVG技术特点53.3 低压SVG产品功能63.4 低压SVG基本构成64工作环境84.1 环境温度84.2 湿度要求84.4 污染等级84.5 储运条件84.6 电压条件84.7 大气条件85技术要求95.1 结构95.2 装置的防护等级95.3 元器件的安装和选择105.4 噪声205.6 电气间隙和爬电距离215.7 装置的介电强度215.8 短路保护与短路耐受强度215.9 安全防护225.10 控制及保护235.11 电磁兼容性(EMC)236试
2、验286.1 试验分类286.2 试验方法297铭牌338运输与贮存348.1 装置验收检查348.2 包装348.3 运输348.3 贮存341 范围本标准主要适用于本公司生产的交流电压380V 、频率50HZ、三相三线制、三相四线制的低压静止同步补偿器(STATCOM)。STATCOM称为静止同步补偿器(Static Synchronous compensator,简称STATCOM),属于电气一次设备。它利用大功率电力电子元件,通过脉宽调制(PWM),以DC/AC变流器为基础,自动实现无功电流和谐波电流的快速、平滑调节。STATCOM的基本组成:主控制器、变流器单元、LC滤波部分、连接电
3、抗器、电气开关、保护电路、电气柜体、风扇、铜排、端子排等。2 引用标准GB 7251.1-2005 低压成套开关设备和控制设备GB/T 22582-2008 电力电容器 低压功率因数补偿装置GB 12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差JB/T 9663-1999 低压无功功率自动补偿控制器GB 10229-88 电抗器GB/T 17626.5-1999 电磁兼容 试验和测量技术GB/T 4702-92 脉冲电容器及直流电容器GB 18802.1-2002 低压配电系统的电涌保护器GB/T 15576-2008 低压成套无功功率补偿装置JB/T 10695-2007 低压无功动态补偿装
4、置GB/T 14549-93 电能质量公用电网谐波GB 4208-2008 外壳防护等级的分类GB/T 3797-2005 电气控制设备DL/T 721-2000 配电网自动化系统远方终端3 产品功能及原理3.1 低压STATCOM工作原理SVG 是当今无功补偿领域最新技术的代表。SVG并联于电网中,相当于一个可变的无功电流源,其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化,自动补偿系统所需无功功率。SVG的基本原理是利用可关断、大功率、高频率电力电子器件(如IGBT)组成自换相桥式电路,经过电抗器并联在电网上,实时调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,或直接控制其交流侧电流,使桥式电路迅
5、速吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿、电压质量控制的目的。SVG的无功功率调节与传统电容器补偿不同,它不受系统电压影响。在电能质量调节方面,快速的无功功率或无功电流调节能力,可提高负荷侧供电系统的电压稳定性,抑制供电系统电压波动和闪变;它对负载不平衡电流的快速补偿能力,可提高电网三相电流平衡度。并联补偿器的作用相当于一个三相受控电流源。单相SVG工作原理图如下: 单相SVG工作原理图 运行模式:3.2 低压STATCOM技术特点 本系列的低压SVG产品分为三相三线型和三相四线型。三相三线制是适用于三相平衡时补偿,三相四线制是适用于三相不平衡时补偿或者是分相补偿。三相三线SVG的拓
6、扑结构为三相三桥臂,三相四线SVG的拓扑图结构为三相三桥臂直流侧电容分裂为中性点,其拓扑图分别如下: 三桥臂结构的三相三线SVG的拓扑图 由于许多负荷本身只是三相三线制接线,因此针对此类负荷的SVG只需要采用三相三线制主电路即可。目前大量的功率开关模块都已经按三相三桥臂结构制作,因此实现三相三线制主电路结构非常方便,如图所示为三相三线制结构的SVG。对于并联型SVG,如果电压的等级低可以省去变压器,直接通过电抗器并联接入系统。 三桥臂结构的三相四线SVG的拓扑图3H桥结构的三线四线制SVG 我国380V系统多为三相四线制系统,而负荷通常也是为三相四线制,即存在中线,因而三相电流之和通常不为零,
7、即存在零序电流,零序电流中既可能有零序基波分量也可能含有零序谐波分量,此时采用并联型三相三线制主电路的SVG无法消除线路中的零序基波电流和谐波电流以及中性线中的电流。在许多情况下,为保证三相电流的平衡,在大型办公楼中通常会在三项中合理分配负荷,使三相电流尽量平衡。但是由于单相负荷如计算机工作站等信息设备的大量使用,以及大量设备是后面不断增加的,因此实际中要合理分配三相负荷是难以做到的。并联型三相四线制SVG就是解决这种非线性负荷不平衡问题和谐波问题的有力手段。3.3 低压SVG功能及技术指标提高线路输电稳定性在长距离输电线路上安装SVG装置,可以在正常运行状态下补偿线路的无功损耗,抬高线路电压
8、和线路的有效输送容量,在系统故障情况下提供及时的无功调节,阻尼系统振荡,提高输电系统稳定性。维持受电端电压SVG快速的无功调节能力,可维持负荷侧电压,提高负荷侧供电系统的电压稳定性。动态调节功率因素,降低线损SVG能够根据负荷需求动态调节无功功率,提高系统功率因数,避免供电系统罚款;SVG连续、动态补偿负荷侧无功电流,减少无功在电网上流动,提高了线路或设备有效容量,降低系统网损。抑制电压波动和闪变SVG能够快速提供变化的无功电流,以补偿负荷变化引起的电压波动和闪变等。目前,SVG是抑制电压波动和闪变的最佳产品。抑制三相不平衡SVG能够快速补偿由于负载不平衡所产生的负序电流,始终保证流入电网的三
9、相平衡,大大提高供用电系统的电能质量。SVG特点及参数1) 连续输出/吸收电网无功功率,确保线路/配变功率因数接近1.0;2) 电能质量综合监测功能,谐波分析达31次;3) 可快速发生无功电流,抑制电网电压波动和闪变;4) 在线状态监视和自诊断、监视功能,及时定位故障;5) 并网不会影响系统阻抗,可以自动运行,不需要人为操作;6) 准确测量并显示系统当前的各个状态量;7) 提供RS485/232接口,方便就地调试和远程管理;8) 额定电压:低压系列: 400V(4L)、400V1140V(3L);9) 电压偏移:15%;10) 额定频率:50Hz+5%;11) 功率因数:0.98;12) 单机
10、容量:75kvar 200kvar(可多机并柜运行);13) 响应时间:1ms;跟随时间:20ms;14) 工作方式:连续工作;15) 自身功耗:1.5%;16) 防护等级:户外机IP65以上,室内机IP20;3.4 低压SVG基本构成低压SVG装置组成:主控制器、变流器单元、连接电抗器和LC滤波部分、电气开关、保护电路及电气柜体。低压SVG的电气主结构意图如下。SVG的实物示意图如下所示:3.4.1 主控制器主控制器采样系统电压和电流,完成系统信号检测和控制算法;连续、动态输出功率单元需要PWM控制器信号,实现无功和谐波的自动调节和控制。主控制器主要包含:电源部分、CPU部分、采样部分、输出
11、部分。CPU部分: 一般采用DSP+FPGA结构或双DSP结构.采样部分:系统电流/电压,输出电流,工作温度,储能电压,以及装置的状态信息(DI).输出部分:PWM脉冲输出、装置启/停信号控制输出、保护信号控制输出等;电源部分:主要实现电压隔离和电压转换,为主CPU工作供电。3.4.2变流器变流器主要完成DC/AC转换,输出期望的无功电流或谐波电流。a)3半桥或3H桥结构的电压源型(VSI)结构;b)IGBT元件:工作频率10KHZ以上,额定电压1200V;c)工作频率:6.4KHZ,输出电压为400VAC620%;d)储能电源:/4500F,/900VDC;e)散热模式:晶体管散热片+风扇;
12、3.4.3连接电抗器连接电抗器主要完成电气隔离作用。链接电抗器采用矽钢片及铜箔绕线;或采用非晶材料铁心及铜箔绕线。噪音:65dB;发热:85;损耗:1.0%(额定功率)3.4.4 LC滤波单元LC滤波部分主要实现输出电流谐波滤除作用,优化电能质量。LV部分采用高频滤波电抗器和电容器。工作率:6.4KHZ噪音:65dB;发热:85;4 工作环境产品运行环境应满足以下要求:4.1 环境温度 其周围空气温度不高于+55,不低于-25,24h 内平均温度不高于+35 。4.2 湿度要求相对湿度85%4.3 海拔高度使用场所海拔高度不超过2000m。4.4 污染等级不超过GB7251.1规定的污染等级3
13、,即存在导电性污染,或者由于凝露使干燥的非导电性污染变成导电性污染。4.6 电压条件装置工作电压为0.80UN1.15UN.不包括由于接通或开断装置所引起的过渡过电压,但包括谐波及电源电压波动的影响。电压总谐波畸变率不大于5%。4.6 大气条件使用场所周围介质无爆炸及易燃危险;无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体;无导电尘埃。5 技术要求5.1 机械结构a)装置应由能承受一定机械、电气和热应力的材料构成,应承受元件安装或短路时可能产生的机械应力或热应力;同时需经得起在正常使用条件下可能会遇到的潮湿影响。b)装置的门应能在不小于90的角度内灵活启闭。c)装置的壳体外表面,一般应喷涂无眩目反光的覆盖层,
14、表面不得有起泡、裂纹或流痕等缺陷。d)装置内所有金属紧固件均应有合适的镀层,镀层不应起皱、脱落、变色及生锈。e)装置的焊接件应焊接牢固,焊缝应该均匀美观,无焊穿、裂纹、咬边、残渣、气孔等现象。f)装置中发热部件必须加装相应的通风装置,通风设备不能影响装置的防护等级。g)为了确保防腐,装置应采用防腐材料或在裸露的表面涂上防腐层,同时还要考虑使用及维修条件。h)装置中电气元件和电路的布置应便于操作和维修,同时要保证必要的安全等级。5.2 装置的防护等级 对户内使用的屏式装置的正面防护等级应不低于IP20,柜式装置的防护等级应不低于IP30,户外装置的防护等级应不低于IP34D。装置采用通风孔散热,
15、通风孔的设置不应降低装置的防护等级。IP防护等级是由两个数字所组成,第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级,第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高。第1个标示特性号码(数字)所指的防护程度数字防护范围说明0无防护对外界的人或物无特殊的防护1防止直径大于50mm的固体外物侵入防止人体(如手掌)因意外而接触到电器内部的零件,防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入2防止直径大于12mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件,防止中等尺寸(直径大于12.5mm)的外物侵入3防止大于直径2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类
16、似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件4防止大于直径1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件5防止外物及灰尘完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰尘侵入,但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作6防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入第2个标示特性号码(数字)所指的防护程度数字防护范围说明0无防护对水或湿气无特殊的防护1防止水滴侵入垂直落下的水滴(如凝结水)不会对电器造成损坏2倾斜15度时,仍可防止水滴侵入当电器由垂直倾斜至15度时,滴水不会对电器造成损坏3防止喷洒的水侵入防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏
17、4防止飞溅的水侵入防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏5防止喷射的水侵入防止来自各个方向飞由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏6防止大浪侵入装设于甲板上的电器,可防止因大浪的侵袭而造成的损坏7防止浸水时水的侵入电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下,可确保不因浸水而造成损坏8防止沉没时水的侵入电器无限期沉没在指定的水压下,可确保不因浸水而造成损坏其中:IP30X附加字母X,X表示防止接近危险部件;X=A表示手背,X=B表示手指,X=C表示工具,X=D表示金属线。IP30Y补充字母Y,Y表示专门补充的信息;Y=H表示高压设备,Y=M表示做防水试验时试样运行,Y=S表示做防水试验时试样静止,
18、Y=W表示气候条件.5.3 主要部件的安装和选择5.3.1 部件选择原则在进行装置中的元件的选择时,应仔细查对各种元件与成套设备本身的环境空气温度类别的一致性。装置中所选用的电器元件及辅件的额定电压、额定电流、使用寿命、接通和分断能力、短路强度及安装方式等方面应适合制定的用途及本身的相关标准,并按照制造厂的说明书进行安装。5.3.1.1 主控制器主控制器是一个完整的6U结构的单元,配置有便携式显示器、机箱、端子排、9针通讯口、安装孔等,能满足EMC试验标准和IP35要求。控制器性能指标应满足JB/T 9663-1999低压无功功率自动补偿控制器标准。控制器与功率单元(变流器)的通讯采用标准插接
19、端子和屏蔽数据线或光纤。主控制器可通过衬板或导轨固定在SVG柜体内。5.3.1.2 变流器功率单元是独立的机箱,电力电子器件、直流部分、散热部分等都安装在该机箱内,机箱配置有控制器信号端子及接口、输出电流端子、风扇及通风道或通风口。功率单元的“控制器信号端子及接口”通过“屏蔽数据线”与“主控制器”连接。功率单元的输出电流端子通过多股绞线与LC电抗器相连;连接电缆容量应满足功率单元输出容量。功率单元采用晶体管专用散热片,导热性能应满足功率单元的容量要求;风扇应配置热敏传感器和控制器,高温自动启动风扇。功率单元可安装在GGD柜体中,配置支撑横梁或支撑板即可。5.3.1.3 LC滤波单元LC滤波单元
20、通过多股绞线与变流器的输出电流端子连接,再通过多股绞线与连接电抗器连接;多股绞线的额定容量应满足SVG容量要求。LC的电容和电抗为T型结构,滤波电容器和电抗器为高频元件(6.4kHZ)。滤波电容器通用技术应满足GB/T 4702-92脉冲电容器及直流电容器。滤波电抗器通用技术应满足5.3.1.4节要求。LC滤波单元部分可安装在GGD柜体内,安装标准遵循GB 7251.1-2005 低压成套开关设备和控制设备。5.3.1.4连接电抗器 连接电抗器可安装在GGD柜体内,通过多股绞线与LC滤波单元串联。安装标准遵循GB 7251.1-2005 低压成套开关设备和控制设备。技术参数:u 额定持续电流通
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