風(fēng)光高壓動態(tài)無功補償裝置——STATCOM簡介
產(chǎn)品描述：
在現(xiàn)代配電電網(wǎng)中，存在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備電力負荷，如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，運行過程中這些設(shè)備需要消耗一定的無功功率。無功功率使線路總電流增加，增大了輸配電線路的有功損耗，并導(dǎo)致電壓下降、電力設(shè)備有效容量降低。在輸配電電網(wǎng)中安裝無功補償裝置，對電網(wǎng)所需的無功功率進行跟蹤補償，可有效降低線路損耗、改善電壓質(zhì)量、充分的發(fā)揮供電設(shè)備的潛力，并可為用戶節(jié)約電費支出，具有非常顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
產(chǎn)品介紹
工作原理
STATCOM的基本原理是利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/DIV>
本公司產(chǎn)品采用基于瞬時無功功率理論的無功電流檢測方式，逆變主電路采用IGBT組成的H橋功率單元級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，并輔助以小容量儲能元件。它由幾個電平臺階合成階梯波以逼近正弦輸出電壓，這種逆變器由于輸出電壓電平數(shù)的增加，使得輸出波形具有更好的諧波頻譜，并且每個開關(guān)器件所承受的電壓應(yīng)力較小，不需要均壓電路，可避免大dv/dt所導(dǎo)致的各種問題。因此這種逆變器可稱為“完美無諧波”變流器。
主要功能
（1） 維持受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；
（2）補償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗；
（3）抑制電壓波動和閃變；
（4）抑制三相不平衡。
應(yīng)用領(lǐng)域
本公司研制的STATCOM廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、電力、煤炭、電氣化鐵路、風(fēng)電廠以及其他具有或者靠近沖擊性負荷和大容量電動機的工業(yè)領(lǐng)域，可以在節(jié)能降耗、提高電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量等方面，發(fā)揮重要作用。
技術(shù)優(yōu)勢
STATCOM是目前最為先進的無功補償裝置，基于電壓源型逆變器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。從技術(shù)上講，STATCOM較傳統(tǒng)的無功補償裝置有如下優(yōu)勢：
（1）響應(yīng)速度更快
STATCOM響應(yīng)時間：≤10ms。
傳統(tǒng)靜補裝置響應(yīng)時間： ≥20ms。
STATCOM可在極短的時間之內(nèi)完成從額定容性無功功率到額定感性無功功率的相互轉(zhuǎn)換，這種無可比擬的響應(yīng)速度完全可以勝任對沖擊性負荷的補償。
（2）電壓閃變抑制能力更強
SVC對電壓閃變的抑制最大可達2：1，STATCOM對電壓閃變的抑制可以達到5：1，甚至更高。SVC受到響應(yīng)速度的限制，其抑制電壓閃變的能力不會隨補償容量的增加而增加。而STATCOM由于響應(yīng)速度極快，增大裝置容量可以繼續(xù)提高抑制電壓閃變的能力。
（3）運行范圍更寬
STATCOM能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)工作，所以比SVC的運行范圍寬很多。更重要的是，在系統(tǒng)電壓變低時，STATCOM還能夠輸出與額定工況相近的無功電流。
（4）補償功能多樣化
本公司STATCOM不僅具有快速補償系統(tǒng)無功功率的目的，還能夠根據(jù)用戶實際需要，對負荷諧波電流、負序電流等電能質(zhì)量問題進行綜合補償。
（5）諧波含量低
本公司STATCOM采用了載波移相PWM技術(shù)和功率單元級聯(lián)多電平技術(shù)，自身產(chǎn)生的諧波含量極低，裝置輸出側(cè)無需濾波器。
（6）占地面積小
由于無需高壓大容量的電容器和電抗器做儲能元件，STATCOM的占地面積通常只有相同容量SVC的50%。
結(jié)構(gòu)特點
STATCOM主要由輸入開關(guān)柜、變壓器框、功率柜、、控制框等組成。
（1）輸入變壓器
◆ 將電網(wǎng)電壓變?yōu)檫m合功率單元工作的電壓。
◆ 將電網(wǎng)電壓變?yōu)檫m合功率單元工作的電壓。
◆ 實現(xiàn)高壓與低壓的電氣隔離，各功率單元之間相對獨立，所以可以較容易地引入軟開關(guān)控制，直流側(cè)的均壓比較容易實現(xiàn)，增加系統(tǒng)可靠性。
（2）功率單元
◆ STATCOM的核心主電路，用以實現(xiàn)功率變換，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
◆ 模塊化設(shè)計，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，單元可以互換。
（3）輸出電抗器
◆ 用于將STATCOM與電網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)能量的緩沖。
◆ 減少STATCOM輸出電流中的開關(guān)紋波，降低共模干擾。
（4）控制柜
◆ 柜式結(jié)構(gòu)，用于對STATCOM及其輔助設(shè)備的實時控制。
◆ 實現(xiàn)STATCOM與上位機及控制中心的通訊。
（5） 全數(shù)字化控制系統(tǒng)
◆ 實時計算電網(wǎng)所需的無功功率，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤與補償。
◆ 控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。
產(chǎn)品特點
STATCOM以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計目標，滿足用戶對提高配電電網(wǎng)的功率因數(shù)的迫切需要。STATCOM采用新型IGBT功率器件，全數(shù)字化微機控制，具有以下特點：
1.安裝、設(shè)定、調(diào)試簡便；
2.實時跟蹤負荷變化，動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)；
3.采用光纖觸發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的電氣隔離，解決干擾問題，做到了高可靠性和控制性；
4. 主電路采用IGBT組成的H橋功率單元級聯(lián)作逆變主電路的結(jié)構(gòu)形式，輸出由階梯正弦PWM波形疊加而成，波形正弦度好；
5.功率電路模塊化設(shè)計，維護簡單，互換性好；
6.動態(tài)響應(yīng)時間快；
7.實時跟蹤電網(wǎng)電流的變化，對電網(wǎng)無功功率實現(xiàn)動態(tài)無級補償；
8.投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投；
9.保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱等保護，運行可靠性高；
10.維護量小，運行成本低；
11.控制器實現(xiàn)全數(shù)字化，人機界面友好顯示，并且具有聯(lián)網(wǎng)通訊功能；
12.控制器具有高可靠性，而且操作簡單，與系統(tǒng)連接時，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，補償裝置保護措施齊全；
13.裝置電路參數(shù)精心設(shè)計，發(fā)熱量小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；
14.控制電源采用AC220V經(jīng)過UPS后單獨給裝置供電方式，控制電源掉電，可保持正常運行；
15.改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制電壓閃變；
16.可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。
執(zhí)行標準
GB/T 3797-2005 電控設(shè)備第二部分，裝有電子器件的電控設(shè)備；
GB/T 3859.1-1993 半導(dǎo)體變流器 基本要求的規(guī)定；
GB/T 3859.2-1993 半導(dǎo)體變流器 應(yīng)用條列；
GB/T 3859.3-1993 半導(dǎo)體變流器 變壓器和電抗器；
GB 4208-1993 外殼防護等級 （IP代碼）；
GB/T 14549-1993 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波；
GB 3906-2006 3.6kV～40.5kV交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備；
GB/T 12668.2-2002 調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)；
GB 1985-89 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)；
DL/T 404-1997 戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件；
GB/T 14808-2001 交流高壓接觸器和基于接觸器的電動機起動器；
GB/T 11022-1999 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求。
接線圖
STATCOM與6KV-10KV電網(wǎng)的連接如圖所示。
STATCOM裝置與6KV-10KV電網(wǎng)的連接圖
技術(shù)參數(shù)
額定容量：0 ~±500 Kvar，0 ~±1000 Kvar，0 ~±2000 Kvar
額定電壓：6KV~10KV
系統(tǒng)頻率：50Hz
響應(yīng)時間：≤10ms
損耗：≤3%
輸出電流THD：≤5%
無功調(diào)節(jié)方式：容感性連續(xù)可調(diào)
防護等級：IP20級或根據(jù)用戶需求定制
使用環(huán)境
貯存溫度：－20～+65℃
運行溫度：-10℃---+40℃
相對濕度：﹤95%，無凝露
海拔高度：﹤1000m
產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)場案例說明及作用
±2000Kvar/6KV無功補償裝置在安徽省淮南市謝家集第一煤礦穩(wěn)定運行，安裝在煤礦配電所II段12500KVA/35KV變壓器副邊6KV母線附近。
由于煤礦現(xiàn)場在重負荷時，功率因數(shù)很低，配電所在各段已經(jīng)有1.4Mvar電容器定補裝置，但此時電網(wǎng)功率因數(shù)仍然在0.85以下；在負荷輕時，由于電容器補償裝置補償容量不變，存在“過補”現(xiàn)象。由于本產(chǎn)品具有容感性連續(xù)調(diào)節(jié)功能，安裝本公司無功補償裝置后，不僅使電網(wǎng)功率因數(shù)由原來的0.85以下提高到0.95，并且解決了現(xiàn)有電容器補償裝置“過補”的問題，可有效降低線路損耗、改善電壓質(zhì)量、充分的發(fā)揮供電設(shè)備的潛力，并可為用戶節(jié)約電費支出，具有非常顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
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