TSVG低压动态滤波成套装置

SVG介绍

 


1 范围

1)本技术规范适用于规定了低压0.4kV静止无功发生器的生产制造和供货,它提出了该装置本体及其附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

2)本技术规范适用于工作频率为50Hz、系统电压等级为400V的静止无功发生器SVG模块。SVG静止无功发生器要求采用新型电力电子器件德国英飞凌IGBTFPGA芯片等技术,可动态双向连续调节无功功率,既补偿感性负荷,又补偿容性负荷。SVG模块补偿无功功率剩余容量,可以用来补偿谐波和三相不平衡电流。

2 规范引用标准

设备的制造、试验和验收除了满足本技术规格书的要求外,还应符合如下标准:

GB 191—2000     

包装储运图示标志

GB/T 2423.1—2001

电工电子产品基本环境试验规程 试验A:低温试验方法

GB/T 2423.2—2001 

电工电子产品基本环境试验规程 试验B:高温试验方法

GB/T 2423.3—2001 

电工电子产品基本环境试验规程 试验C:恒定湿热试验方法

GB/T 6113—1995  

无线电干扰和抗扰度测量设备规范

GB/T 13729—2002  

远动终端通用技术条件

JB/T 6214—1992   

仪器仪表可靠性验证实验及测定试验(指数分布)导则

GB/T 12349—1990 

工业企业厂界噪声测量方法

GB/T 4365—2003  

电工术语 电磁兼容

GB/T 4706.1—2005

家用和类似用途电器安全 第一部分:通用要求

GB/T 17626.2—2006

电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验

GB/T 17626.3—2006

电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T 17626.4—2006

电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T 17626.5—2006

电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验

GB/T 17626.7—2006

电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐波间的测量和测量仪器导则

GB/T14549—93  

《电能质量:公用电网谐波》

GB/T15543—1995

《电能质量:三相电压允许不平衡度》

GB/T15945—1995

《电能质量:电力系统频率允许偏差》

GB/T12326—2000

《电能质量:电压波动和闪变》

GB/T12325—2003

《电能质量:供电电压允许偏差》

GB/T18481—2001

《电能质量:暂时过电压和瞬态过电压》

GB/T15576—2008

《低压成套无功功率补偿装置》

JB/T 11067-2011

《低压有源电力滤波装置》

DL/T1216-2013

《配电网静止同步补偿装置技术规范》

GB7625.1—1998 

《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》

GB 4208—2008  

《外壳防护等级(IP代码)

SVG无功补偿装置及其组成部件应满足上述国内、国际标准的要求,若投标方采用除上述之外的其它被承认的相关国内、国际标准,应明确提出并提供相应标准复印件,经买方批准后方可采用相关的规范、标准按照最新版本要求执行。

3 使用条件

参与投标的SVG静止无功发生器应在下述条件下连续工作,满足其所有性能指标:

  1. 环境温度:  -10 +45

  2. 相对湿度:  日平均值不大于95%,月平均值不大于90%,无凝露。

  3. 海拔高度:≤1000m

  4. 抗震等级:7

  5. 空气中无足以损坏绝缘和腐蚀金属的气体,无导电尘埃及易燃易爆的介质存在。

4 技术参数及要求

4.1 电源要求

  1. 交流电压:三相380V-20%+15%);

  2. 频率:50Hz±5Hz

4.2 耐环境要求

  1. IP防护等级 IP20

  1. 防锈(防氧化)保护

装置铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取防锈措施处理,避免氧化生锈,非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。

  1. 温升要求

    装置在额定功率或额定负载电流下工作4h后温升不得超过80K

4.3 防护要求

  1. 允许温度

40℃环境温度下,有源电力滤波器可用手接触部分允许最高温度应是:

金属部分,50℃;

非金属部分,60℃。

可以用手接触但不必紧握的部分,在同样条件下允许的最高温度应为:

金属部分,60℃;

非金属部分,85℃。

  1. 电击防护

在正常条件、误动作或偶发生故障的条件下,有源电力滤波器应该设计成能防止交流、直流谐波和非正弦电流的串入,这些电流可能会影响漏电流装置或其他设备的功能。

当和电网相连接时,不用工具就能打开的部分被打开后,其中危险带电部分不应该能触及到。

在绝缘系统中用于监视电路对地的绝缘情况的监视装置,应该能在出现故障时,自动断开和电源的连接。

4.4 电磁兼容性要求

       投标方提供的SVG静止无功发生器的电磁兼容相关试验项目要求满足DL/T1216-2013《配电网静止同步补偿装置技术规范》中关于电磁兼容所规定的的要求。。

4.5 SVG主要参数要求

  1. 额定容量:                      单模块最大100kvar

  2. 额定电压:                          380V-20%~+15%);

  3. 供电系统频率:                  50Hz ±10%

  4. 滤波范围:                     额定容量的50%可以补偿2~13次谐波;

  5. 运行效率:                          97%(额定容量运行时);

  6. 等效开关频率:                  80kHZ

  7. 电流环截止频率                  4kHZ

  8. 采样/控制频率                   160kHZ

  9. 响应速度:                      20ms      

  10. 有功损耗:                      2.5%

  11. 接线方式                                            三相四线/三线;

  12. 接入电网方式                  并联接入电网;

  13. 控制方式:                      具有无功优先、谐波优先、不平衡优先、电压

                                       为目标补偿以及固定无功补偿,5种模式。

  14. 限流能力:                      限流在100%装置容量,不会发生装置过载;

  15. 通信接口:                      RS485通讯接口,Modbus通讯协议;

  16. 噪声水平:                      额定功率输出时≤60dB(距设备1m处);

  17. IP等级:                        IP20

  18. 制冷方式:                      强制风冷;

  19. 模块箱体尺寸:                  680*530*200mm(宽**高);

  20. 扩容功能:                      模块化设计,支持多机并联扩容

    5.1 SVG功能原理

    用户可以通过参数设置,使设备可以同时具备滤除谐波、动态补偿无功、补偿三相不平衡、补偿电压跌落等功能。

    ◆滤除谐波原理

    SVG通过外部电流互感器实时采集电流信号,通过内部检测电路分离出其中的谐波部分,通过IGBT功率变换器产生与系统中的谐波大小相等相位相反的补偿电流,实现滤除谐波的功能。

    SVG输出补偿电流根据系统的谐波量动态准确变化,因此不会出现过补偿的问题。另外,SVG内部有过载保护功能,当系统的谐波量大于滤波器容量时,装置可以自动限制在100%额定容量输出,不会发生过载。

    补偿无功原理

    SVG根据系统的无功功率,通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流,实现动态无功补偿的目的,补偿目标值可以通过操作面板设定,不会出现过补偿,并且补偿平滑,不会产生对负载和电网的涌流冲击。

    补偿三相不平衡原理

    SVG根据系统电流,进行dq坐标旋转,提取不平衡分量,三相发出与不平衡分量大小相等相位相反的电流,将不平衡部分补偿到零,就能将三相不平衡电流校正成三相平衡电流。

     

    如图5-2所示,隔离开关合闸后,为防止上电时电网对直流母线电容器的瞬间冲击,SVG首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电,这个过程会持续几十秒。当母线电压Udc达到预定值后,主接触器闭合。直流电容作为储能器件,通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。SVG通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路,然后再送至控制器。控制器将基波成分分离,提取出所有的谐波电流、无功电流、三相不平衡电流,将采集到的要补偿的电流成分和SVG已发出的补偿电流比较得到差值,作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT变换器将补偿电流注入到电网中,实现闭环控制,完成补偿功能。

    5.3 SVG的动态与稳态特性

    SVG特别值得一提的是其优越的动态、稳态特性。下图显示了SVG在负载发生变化时的动态特性与满载时的稳态特性。

6 功能指标要求

  1. SVG可动态双向连续调节无功功率,既补偿感性负荷,又补偿容性负荷。无功容量保证连续调节与平滑输出,克服了电容器分组分级投切的缺陷。

  2. SVG模块补偿无功功率剩余容量,可以用来补偿谐波和三相不平衡电流。SVG模块额定容量的一半可以补偿213次谐波,可根据需要设定需要13种滤波的谐波次段和滤除谐波的目标值。

  3. SVG静止无功发生器要求采用进口国际知名品牌德国威科第五代IGBT,能自动根据负载的谐波电流调整输出,动态滤波。

  4. SVG采用美国Xilinx军工级FPGA控制芯片,运行速度快可靠性高

  5. SVG静止无功发生器要求具备完整的保护装置,包括过压、过流、过热、短路等完备保护功能,同时具备系统自诊断功能。

  6. SVG静止无功发生器要求具有软启动控制回路,避免启动瞬间过大的突入电流,限制该电流在额定范围之间。

  7. SVG静止无功发生器要求当系统负载的谐波量大于设备补偿能力时,设备可以根据本体容量输出额定电流,继续有效滤波,不发生超载。

  8. SVG静止无功发生器要求输出滤波采用LCL结构接入电网,自身的高频载波不会回馈到电网,对配电系统中其他设备没有干扰。

  9. SVG静止无功发生器要求模块提供1RS485通信接口,使用Modbus_RTU通信协议。以方便用户将设备运行状况、测量数据和故障报警等信息接入到监控系统,并免费提供智能接口的相关技术通信协议。

  10. SVG静止无功发生器要求模块自带小尺寸触摸屏,可进行参数设置、参数产看、状态查看、事件查看等操作。也可以外加7寸触摸屏式人机界面,可进行参数设置、状态查看、事件查看等操作,并能显示运行状况、系统负载电压电流功率等参数、装置输出电流、曲线图、柱状图故障报警等电能质量全界面信息。

  11. SVG静止无功发生器要求能实现多台直接并联运行的平滑扩容。多台扩容时采用主从控制方式;多台静止无功发生器并联时,所有静止无功发生器应能共用一套电流互感器。

  12. SVG静止无功发生器要求应独立于电网阻抗及系统阻抗之外,不受电网阻抗和系统阻抗变化的影响。

  13. SVG静止无功发生器要求具有5种模式可以自行进行选择:无功优先、谐波优先、不平衡优先、电压为目标、固定无功模式。可以根据需求任意选择补偿模式。

  14. SVG静止无功发生器要求在容量足够的情况下,静止无功发生器补偿无功之后,剩余容量也可以补偿谐波和三相不平衡。

  15. SVG静止无功发生器要求能有效的抑制系统的闪变。当系统断电时,滤波器应自动断开。在系统恢复后,滤波器能自动恢复。具备快速、完全的故障自检功能,同时自动采取相对应的操作。

  16. SVG静止无功发生器要求具有过流限制功能,采用可靠的限流控制环节,当系统中的无功或谐波电流大于低压静止无功发生器的治理能力时,装置能在自己的额定容量范围内最大限度的对无功或谐波进行补偿,维持正常工作。

  17. SVG静止无功发生器要求采用强制风冷设计,散热风扇选用知名品牌风扇,确保能够长时间可靠稳定工作。

7核心技术要求

  1. 投标SVG静止无功发生器核心开关器件IGBT的要求:采用德国威科或者英飞凌的第五代IGBT,较第四代IGBT开关频率更高、损耗更小,同时算法上采用的是并行运算技术,多核CPU并行计算,所以能够实现在更短的时间内完成控制算法。

  2. 投标SVG静止无功发生器控制芯片要求采用全FPGA芯片: 采用美国Xilinx  SPARTAN 芯片,FPGA为硬件逻辑门编程,绝无溢出等软件风险,永不死机,具有极高的可靠性。实现了多达36DSP内核并行运算,等效运算速度最高达到当前串行运算DSP主力芯片的14倍以上。

  3. 投标SVG静止无功发生器的等效开关频率要求:最大可达80kHZ4 kHz极高电流环带宽的核心技术,可以实现更快的响应速度以及更高的可靠性。对干扰的抑制速度达到同行业其他产品的4倍以上,并且保护会更及时,在极恶劣电压失真度THDv下依然保持稳定工作。

4)投标SVG静止无功发生器的功率损耗要求:小于2.5%,有功损耗越大,设备发热就越严重,而电力电子设备,有50%的故障来自于内部发热导致电子件损坏,所以降低有功损耗非常重要。采用第五代IGBT达到降低开关损耗的作用。


5 投标SVG静止无功发生器要求极静噪音:60dB,设备的噪音对于用户体验而言至关重要,噪音主要来自两个方面,一个是为了散热,空气从模块内流通所产生的声音以及风扇声音,如果损耗低,发热小,所以风扇噪音才会小。第二来自于电抗器的噪音,IGBT高频开关电流,使得电抗器出现噪音,开关频率越高,电抗器噪音越低。因为开关频率高,所以噪音可以小于60dB

6)投标SVG静止无功发生器要求具备极高的功率密度:单模块最大100kvar,标准800*800*2200(宽**高)单柜最大可达600kvarA。更高功率密度可为用户节省占地面积、降低成本。