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1、2022/12/12XDVARXDVAR系列新型电网与负系列新型电网与负荷补偿装置（荷补偿装置（SSVCSSVC）天津先导倍尔电气有限公司天津先导倍尔电气有限公司清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所清华大学电机系柔性交流输配电系统研究所天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司主要内容主要内容电网电压稳定与用户侧电能质量问题电网电压稳定与用户侧电能质量问题1 SVC 与与SSVC2 SSVC国内外应用情况国内外应用情况3 XDAVR系列系列SSVC4天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司电力系统的无功平衡和电压崩溃电力系统的无功平衡和电压崩溃弱弱 支支 撑撑 电电网网
2、Weak systemPQjXL UEUP=EUsin/XLQ=EUcos/XL-U2/XL-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81.00.60.70.80.9U/E=1.01.1p0p0+p pq0cr(0.8)输入至线路Send out to lines由线路输出Absorb from linesp=PXL/E2q=QXL/E2Q0=-0.05Q0+Q1=-0.1正常运行点正常运行点NPoint N新运行平衡点APoint A新运行平衡点BPoint B天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司暂态电压稳定的主要诱因暂态电压稳定的主要诱因v严重故
3、障严重故障潮流大量转移潮流大量转移故障冲击造成低压故障冲击造成低压HVDCHVDC双极闭锁及相关事故双极闭锁及相关事故受端主力机组失磁受端主力机组失磁 v负荷突增负荷突增 特别是空调负荷的迅速大量增加特别是空调负荷的迅速大量增加功角稳定问题与电压稳定问题常常互为诱因功角稳定问题与电压稳定问题常常互为诱因天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司中国电力系统面临新的安全稳定考验中国电力系统面临新的安全稳定考验v经济发展快带来的今后若干年用电持经济发展快带来的今后若干年用电持续紧张局面续紧张局面v长距离西电东输，交直流混合联网带长距离西电东输，交直流混合联网带来新的稳定问题来新的稳定问题
4、v全国联网带来新的稳定问题全国联网带来新的稳定问题v电力市场化带来新的安全风险电力市场化带来新的安全风险v外购电源比例加大，负荷成分发生变外购电源比例加大，负荷成分发生变化，中心负荷区动态无功支撑普遍不化，中心负荷区动态无功支撑普遍不足足天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司京沪穗等大负荷中心电网特点q抗暂态电压稳定的条件不断恶化抗暂态电压稳定的条件不断恶化1)1)由于资源与环境等因素的限制，远方区外供电比例加大，负荷区内缺由于资源与环境等因素的限制，远方区外供电比例加大，负荷区内缺乏足够的动态电压支撑和动态无功储备。乏足够的动态电压支撑和动态无功储备。葛沪直流葛沪直流1200M
5、W1200MW，长期预，长期预测测3000-35003000-3500万千瓦万千瓦 ，装机限制，装机限制15001500万千瓦万千瓦-2000-2000万千瓦万千瓦 。2)2)空调比例增加，负荷变化随机性加大，负荷事故时的调节特性变坏。空调比例增加，负荷变化随机性加大，负荷事故时的调节特性变坏。3)3)手动投切的补偿电容比例过大，恶化严重故障时的电压支撑能力。手动投切的补偿电容比例过大，恶化严重故障时的电压支撑能力。4)4)电力电子技术的广泛应用，很多负荷对电压的灵敏度降低，不利于电电力电子技术的广泛应用，很多负荷对电压的灵敏度降低，不利于电压的恢复。压的恢复。q220kV220kV电网分区运
6、行，加剧了区间动态无功储备不平衡电网分区运行，加剧了区间动态无功储备不平衡q由于环保等因素的制约，有动态电压调节能力的发电厂由于环保等因素的制约，有动态电压调节能力的发电厂和调相机不允许建在城区。和调相机不允许建在城区。q广东：接收西电约广东：接收西电约10000MW10000MW，其中，其中3/43/4以上通过以上通过HVDCHVDC输送，而目前输送，而目前HVDCHVDC双级闭锁机率远大于交流线的三相双级闭锁机率远大于交流线的三相短路！短路！q动态无功补偿是解决暂态电压失稳的有效措施。动态无功补偿是解决暂态电压失稳的有效措施。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司用户侧供电可
7、靠性与电能质量用户侧供电可靠性与电能质量 问题的提出问题的提出现代社会用电设备对供电的靠性、电能质现代社会用电设备对供电的靠性、电能质量的要求越来越高量的要求越来越高 ；供电质量恶化造成产品质量的下降，带来供电质量恶化造成产品质量的下降，带来重大经济损失；重大经济损失；供电可靠性和电能质量问题包括供电可靠性和电能质量问题包括供电中断供电中断(outage)(outage)电压降落电压降落(voltage sag)(voltage sag)闪变（闪变（flickerflicker）脉冲（脉冲（impulseimpulse）暂态升高（暂态升高（swellswell）谐波（谐波（harmonicha
8、rmonic）不平衡（不平衡（unbalanceunbalance）供电可靠性和电能质量问题供电可靠性和电能质量问题天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司动态无功补偿的作用动态无功补偿的作用1 1故障或突增负荷时，动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，故障或突增负荷时，动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，提高电力系统暂态电压稳定水平，减少低压释放负荷数量提高电力系统暂态电压稳定水平，减少低压释放负荷数量2 2动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限（每动态地维持输电线路端电压，提高输电线路稳态传输功率极限
9、（每kvar的输出约能提高的输出约能提高0.5 0.7 kw的暂态稳定极限值）的暂态稳定极限值）3 3抑制系统过电压，改善系统电压稳定性抑制系统过电压，改善系统电压稳定性 4 4阻尼电力系统功率振荡阻尼电力系统功率振荡 5 5在负荷侧，抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高功率因数、改善在负荷侧，抑制电压闪变、补偿负荷不平衡、提高功率因数、改善电能质量电能质量天津市先导倍尔电气电子有限公司天津市先导倍尔电气电子有限公司10无功补偿的节能意义无功补偿的节能意义减少系统中的无功电流分量的损耗减少系统中的无功电流分量的损耗天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司我国电网网络损耗我国电网网络损
10、耗v目前，我国的输电网络的网损在目前，我国的输电网络的网损在7.87.97.87.9，其中无功电流引起的网损在其中无功电流引起的网损在3%3%左右左右发达国家的网损一般在发达国家的网损一般在5.55.5左右左右法国电网的网损率在法国电网的网损率在5%5%东京电网的网损率在东京电网的网损率在4.8%4.8%节能目标，网损率节能目标，网损率6.0%6.5%6.0%6.5%v我国去年的总用电量达到了我国去年的总用电量达到了3245832458亿千瓦时，亿千瓦时，仅一个百分点的损耗达到仅一个百分点的损耗达到324.58324.58亿千瓦时，亿千瓦时，相当于相当于6 6台台6060万机组一年的满载发电量
11、。万机组一年的满载发电量。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司我国电网网络损耗我国电网网络损耗所属年月所属年月网供电量网供电量 （万度）（万度）销售电量销售电量 （万度）（万度）网损电量网损电量 （万度）（万度）网损率网损率 （%）去年同期网损去年同期网损率（率（%）20042004年年8 8月月929.7929.7637.2637.2292.5292.531.4631.4626.9226.9220042004年年9 9月月828.2828.2640.2640.218818822.722.711.9311.9320042004年年1010月月782.9782.9617.6617
12、.6165.3165.321.1121.1116.6716.6720042004年年1111月月685.2685.2451.7451.7233.5233.534.0834.0835.9135.9120042004年年1212月月550.2550.2437.9437.9112.3112.320.4120.4130.2230.2220052005年年1 1月月917.3917.3424.7424.7492.6492.653.753.738.3938.39u在在10kV以下低压配电网中，网络损耗更以下低压配电网中，网络损耗更加严重，普遍加严重，普遍 达到达到15%以上，节电的空以上，节电的空间更为巨
13、大！间更为巨大！华中某县农网去年下半年网损统计华中某县农网去年下半年网损统计天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司无功补偿的节能效率无功补偿的节能效率v配电网络中的就地无功补偿，可实现配电网络中的就地无功补偿，可实现大量有功网损的节约。大量有功网损的节约。补偿前功率因数补偿前功率因数0.600.600.650.650.700.700.750.750.800.800.850.850.900.90补偿后功率因数补偿后功率因数0.950.95网损降低网损降低%6060535346463838292920201010假设有功电量不变的情况下，配电网无功补偿的节能效率假设有功电量不变的情况
14、下，配电网无功补偿的节能效率天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司 SVC与与SSVC2天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司无功补偿的三种主要形式无功补偿的三种主要形式MSC/MSR52 kV 80050 Mvar 500机械投切式机械投切式电容电容/电抗电抗交流电抗器 机械式开关交流电容器组SVC52 kV 80050 Mvar 800Static Var Compensator交流电抗器晶闸管阀控制和保护变压器交流电容器组SSVC52 kV 80050 Mvar 800Static Synchronous VarCompensatorGTO/IGBT/IGCT
15、阀控制与保护变压器直流电容v静止补偿静止补偿:机械开关投切机械开关投切 电子开关投切电子开关投切(过零点投切过零点投切)v本质本质:固定容量的投切固定容量的投切v风险风险:谐振谐振天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司SVCSVC 自身产生较大谐波，需与无源滤波器配合使用；自身产生较大谐波，需与无源滤波器配合使用；装置占地面积大；装置占地面积大；效率低；效率低；响应速度慢（响应速度慢（40ms-60ms）易产生谐振过电压、损坏电容器；易产生谐振过电压、损坏电容器；低压时补偿效果下降迅速低压时补偿效果下降迅速天津市先导倍尔电气有限
16、公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司19SSVCSSVC的构成的构成SSVCSSVC是由链式静止同步补偿器是由链式静止同步补偿器（STATCOM/DSTATCOMSTATCOM/DSTATCOM，又称为，又称为SVGSVG）和固定电）和固定电容器共同构成的容器共同构成的;按各自容量的不同可组合成各种补偿范围按各自容量的不同可组合成各种补偿范围的有源动态无功和谐波补偿装置。的有源动态无功和谐波补偿装置。其中的其中的SVGSVG不同于传统不同于传统SVCSVC的阻抗补偿（靠的阻抗补偿（靠电容器和电抗器发出和吸收无功）原理，而是电容器和电抗器发出和吸收无
17、功）原理，而是基于电压源自换相换流器，基于电压源自换相换流器，原理上等效于静止的同步调相机，但性能原理上等效于静止的同步调相机，但性能上又远优于调相机和上又远优于调相机和SVCSVC。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司静止无功发生器静止无功发生器STATCOMSTATCOM (STATSTATic ic Synchronous Synchronous COMCOMpensatorpensator)又名又名 SVGSVG (S Static tatic V Varar G Generator)enerator)电力主网补偿与负荷补偿电力主网补偿与负荷补偿天津市先导倍尔电气有限公
18、司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司22SSVCSSVC工作原理工作原理天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司静止静止“调相机调相机”(STATCOM)(STATCOM)LineLoadElectronic Generatorfor Reactive Power天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司静态特性静态特性系统电压系统电压(p.u.)STATCOMTCRTSC0.4容性电流容性电流感性电流感性电流01.0天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司占地面积占地面积STATCOMSVC英国箱式英国箱式SVG(
19、75M)SVG(75M)的一相在搬运中的一相在搬运中天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司占地面积占地面积STATCOMSTATCOM占地是占地是SVCSVC的的1/51/31/51/3资料来源：SIEMENS天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司动态响应动态响应资料来源：ABBSVC：23周波STATCOM：12周波天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司响应速度响应速度SSVCSSVC的快速动态响应的快速动态响应 (小于小于10ms)10ms)响应速度越快响应速度越快对闪变抑制效果越好对闪变抑制效果
20、越好天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司典型典型SVCSVC与典型与典型SSVCSSVC损耗的比较损耗的比较 典型典型0100Mvar SSVC 典型典型0 100Mvar SVC天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司典型SVC与典型SSVC运行损耗的比较v100M SVC100M SVC如果需要保持额定动态无功输出如果需要保持额定动态无功输出量，正常时量，正常时100M 100M 的可控电抗器（的可控电抗器（TCRTCR）需）需运行在满载状态（装置整体输出为空载，运行在满载状态（装置整体输出为空载，固定电容器的容性无功被固定电容器的容性无功被TCRTCR的感性无
21、功全的感性无功全部抵消），按部抵消），按1 1损耗计算，每天需损耗计算，每天需2.42.4万度万度电，按电，按0.50.5元元/度计算，每年耗电约度计算，每年耗电约400400万元，万元，是同容量是同容量SSVCSSVC的的2-32-3倍。倍。v如果如果TCRTCR平时运行在空载平时运行在空载/轻载状态，则系轻载状态，则系统电压跌落时无法提供足够的动态无功支统电压跌落时无法提供足够的动态无功支撑，作用只相当于一台小容量撑，作用只相当于一台小容量SSVCSSVC。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司SSVC的价格以输出以输出0 0100Mvar100Mvar动态无功为例动态无功为
22、例vSSVCSSVC：50Mvar50Mvar固定电容器固定电容器50MVA 50MVA 链式链式STATCOMSTATCOM：200200元元/kvarkvar左右左右;0 0100Mvar SVC100Mvar SVC：200200元元/kvarkvarv随功率半导体器件价格的下降，随功率半导体器件价格的下降，SSVCSSVC价格价格下降空间大。下降空间大。v考虑其与考虑其与SVCSVC同容量补偿效果的差别及性同容量补偿效果的差别及性能、运行损耗的差别，能、运行损耗的差别，SSVCSSVC性价比更高。性价比更高。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司-50M-50M+150M
23、 SSVC+150M SSVC与与SVCSVC比较比较比较内容比较内容100 MVA STATCOM+50M 固定电容器固定电容器200MVA TCR+150M滤波器滤波器无功无功控制能力控制能力连续，零无功时连续，零无功时STATCOM投入投入-50Mvar连续，容性无功由滤波器提供，零连续，容性无功由滤波器提供，零无功时无功时TCR投入投入-150Mvar无功补偿无功补偿响应速度响应速度响应速度快响应速度快（10ms20ms）响应速度慢响应速度慢（40ms60ms）电压对补偿效电压对补偿效果的影响果的影响输出无功电流与系统电压无关输出无功电流与系统电压无关系统电压下降时输出无功电流成比系统
24、电压下降时输出无功电流成比例下降例下降同等补偿效果同等补偿效果所需容量所需容量1.01.21.3占地面积占地面积小小大大(为为STATCOM的的45倍倍)损耗与输出损耗与输出无功的关系无功的关系 零无功时零无功时STATCOMSTATCOM投入投入-50Mvar-50Mvar，损耗为损耗为50M X 1%50M X 1%。假设。假设STATCOMSTATCOM损耗为损耗为1 1。零无功时零无功时TCRTCR投入投入-150M-150M，损耗大；，损耗大；损耗为损耗为150M X 1%150M X 1%。假设。假设TCRTCR损损耗为耗为1 1。价格比较价格比较约约4200万万STATCOM：4
25、00元元/kvar，电容器，电容器20元元/kvar4050万万TCR：180元元/kvar，滤波器，滤波器30元元/kvar天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司 SSVC国内外应用情况国内外应用情况3天津市先导倍尔电气电子有限公司天津市先导倍尔电气电子有限公司35用于输电系统的用于输电系统的SSVCSSVC部分统计部分统计研制者研制者地点地点(MVA)时间时间1三菱三菱电电机、关西机、关西电电力力日本日本 201980年年2西屋公司、西屋公司、EPRI美国美国11986年年3三菱三菱电电机、关西机、关西电电力力日本日本801991年年4东东芝、日立、芝、日立、东东京京电电力力
26、日本日本5021992年年5东东芝、芝、Hokkaido电电力力日本日本1021993年年6西屋公司、西屋公司、EPRI、田、田纳纳西西电电力力美国美国1001996年年7西西门门子子丹麦丹麦81997年年8西屋、西屋、EPRI、美国、美国电电力力美国美国1601997年年9清清华华大学、河南省大学、河南省电电力公司力公司中国中国201999年年10ALSTOM、英国国家、英国国家电电网（网（NGC）英国英国751999年年11三菱三菱美国美国133/-412001年年12三菱，圣迭戈天然气和三菱，圣迭戈天然气和电电力公司力公司美国美国1002002年年13KEPRI、KEPCO韩韩国国802
27、003年年14ALSTOM，美国，美国东东北北电电力力美国美国1502003年年15ABB，奥斯汀能源，奥斯汀能源美国美国100200416清华大学、许继，上海电力公司清华大学、许继，上海电力公司中国中国502006年年天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司在负荷补偿中的应用在负荷补偿中的应用v三菱公司从三菱公司从19861986年至年至20032003年期间，安装了近年期间，安装了近200200台台SSVCSSVC，容量在，容量在0.10.1到到60Mvar60Mvar之间之间 ；v东芝公司投运多台东芝公司投运多台10M/20M SSVC10M/20M SSVC用于电弧炉的动态
28、用于电弧炉的动态补偿；补偿；vABBABB公司已推出系列的公司已推出系列的SVC-LIGHTSVC-LIGHT（即（即SSVCSSVC），用于），用于系统及用户补偿；系统及用户补偿；v西屋公司为加拿大西屋公司为加拿大BCBC省阿达姆湖伐木场提供了一台省阿达姆湖伐木场提供了一台 2MVAR2MVAR的的SSVCSSVC，保证了该伐木场的正常工作；，保证了该伐木场的正常工作；v西门子公司为丹麦某风力发电场提供的两台西门子公司为丹麦某风力发电场提供的两台 4MVAR4MVAR对于其风力发电设备的稳定运行起了重要作用；对于其风力发电设备的稳定运行起了重要作用；v美国美国S&CSS&CS公司的系列公司的
29、系列PUREWAVE SSVCPUREWAVE SSVC，用于补偿冲，用于补偿冲击负载引起的电压跌落和闪变。击负载引起的电压跌落和闪变。天津市先导倍尔电气电子有限公司天津市先导倍尔电气电子有限公司37炼钢厂电弧炉引起电能质量分析炼钢厂电弧炉引起电能质量分析炼钢厂供电系统及交流、直流电弧炉设备构成 负负荷荷冲冲击击：炉炉料料熔熔化化期期间间电电弧弧的的不不稳稳定定，给给系系统统带带来来有有功功、无无功功冲冲击击。无无功功功率的冲击带来了母线电压的持续波动，造成了闪变现象的产生。功率的冲击带来了母线电压的持续波动，造成了闪变现象的产生。不平衡：交流电弧炉三相放电电弧的差异造成负荷电流不平衡。不平衡
30、：交流电弧炉三相放电电弧的差异造成负荷电流不平衡。谐波：直流电弧炉谐波：直流电弧炉5 5次谐波电压及总谐波畸变率超过国标规定。次谐波电压及总谐波畸变率超过国标规定。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司1.6M DSTATCOM实际运行情况隔天生产，19小时，6炉钢，6吨/炉母线电压有效值曲线母线电压瞬时闪变强度曲线DSTATCOM稳定了母线电压，有效抑制瞬时闪变强度稳定了母线电压，有效抑制瞬时闪变强度 天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司1.6M DSTATCOM给炼钢企业带来的经济效益DSTATCOM稳定电压提高功率输入效率1.8万万/月月22万万/年年生产能
31、力提高20540万万/年年有功输入增加情况有功输入增加情况有无补偿吨钢电耗有无补偿吨钢电耗/炉钢时耗变化炉钢时耗变化以以500元元/kVA算算，2M投投资资为为100万万，则则以以节省电费算节省电费算4.5年可收回投资年可收回投资。生产能力的提高带来更多的经济效益。生产能力的提高带来更多的经济效益。电费节省天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司在钢厂应用的效益在钢厂应用的效益v瑞典的瑞典的UddeholmUddeholm Tooling Tooling 钢铁公司在钢铁公司在19991999年为其年为其66 66 吨电吨电弧炉配置了弧炉配置了22MVar22MVar的的SSVC S
32、SVC 装置。安装装置。安装SSVCSSVC后钢厂的各后钢厂的各项指标变化如下表。该钢厂每年节能降耗和增产的经济效项指标变化如下表。该钢厂每年节能降耗和增产的经济效益总和可达千万元人民币益总和可达千万元人民币.天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司我国我国 STATCOMSTATCOM的研制的研制q9494年电力部重点科技攻关项目年电力部重点科技攻关项目20Mvar STATCOM20Mvar STATCOM，清华，清华与河南省电力局合作，与河南省电力局合作，9999年投运，年投运，0000年通过部级鉴定；当年通过部级鉴定；当选选0000年全国高校十大科技成就之一，年全国高校十大
33、科技成就之一，0202年获国家奖；年获国家奖；q20022002年年11 11月国家电网公司重点科技攻关项目：月国家电网公司重点科技攻关项目：“上海电网上海电网黄渡分区黄渡分区50Mvar STATCOM50Mvar STATCOM示范工程示范工程”通过立项评审。通过立项评审。q项目分为两部分：项目分为两部分：1 1）电力系统暂态电压稳定的控制）电力系统暂态电压稳定的控制-50Mvar STATCOM50Mvar STATCOM关关 键技术问题的研究键技术问题的研究20042004年年1 1月通过评审月通过评审2 2）西郊变电站）西郊变电站50Mvar STATCOM50Mvar STATCO
34、M装置的研制装置的研制2004.32004.32006.32006.3q50Mvar STATCOM50Mvar STATCOM装置装置20062006年年2 2月月2828日并网运行，日并网运行，3 3月月7 7日完成全部现场试验，日完成全部现场试验，4 4月月1010日通过国家电网公司组织的验日通过国家电网公司组织的验收，认为核心技术达到国际领先水平。收，认为核心技术达到国际领先水平。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司本产品已经广泛推广于本产品已经广泛推广于:天津等地的钢铁企业天津等地的钢铁企业;昆明等地的采矿业昆明等地的采矿业;上海等地的国家电网上海等地的国家电网;河北
35、等地的铁路电网河北等地的铁路电网;内蒙等地的风电厂内蒙等地的风电厂 天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司 XDVAR系列系列SSVC4天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司SSVC主电路方案三电平变流器三电平变流器器件直接串联器件直接串联谐波较大谐波较大dv/dt大大绝缘要求高绝缘要求高多重化变流器多重化变流器变压器占地大，成本高变压器占地大，成本高无冗余运行能力无冗余运行能力磁非线性导致过电压和过磁非线性导致过电压和过电流电流绝缘由变压器承担绝缘由变压器承担变压器隔离链变压器隔离链式逆变器式逆变器具有冗余运行能力具有冗余运行能力各逆变单元可共用直流各逆变单元可共
36、用直流电容电容变压器较复杂变压器较复杂绝缘由变压器承担绝缘由变压器承担天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVAR SSVCXDVAR SSVC基于链式换流器器基于链式换流器器U+-输出电压输出电压+U-U0U+U+U+3U2UU0-U-2U-3U输出电压输出电压天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司无连接变压器，减小了占地面积，降无连接变压器，减小了占地面积，降低了装置成本，提高了装置效率低了装置成本，提高了装置效率 在系统受到扰动时，可以分相进行控在系统受到扰动时，可以分相进行控制以便更好地提供电压支撑作用制以便更好地提供电压支撑作用 采用冗余功率模块，提高
37、了装置可靠采用冗余功率模块，提高了装置可靠性性 避免了多重化逆变变压器激磁回路中避免了多重化逆变变压器激磁回路中剩磁和饱和非线性导致的装置过电压剩磁和饱和非线性导致的装置过电压和过电流和过电流可可 做成移动式装置，便于灵活配置，做成移动式装置，便于灵活配置，提高装置使用率提高装置使用率天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司50M SSVC50M SSVC构成构成占地：20m18m天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司基于基于IGCTIGCT的的50M 50M 链式换流器主电路链式换流器主电路天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公
38、司天津市先导倍尔电气有限公司50天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司5150M SSVC50M SSVC是国际上首台是国际上首台采用采用IGCTIGCT器件的器件的MVarMVar级链式级链式SSVCSSVC装置装置天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司外观外观天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司一相逆变器阀一相逆变器阀天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司控制室屏柜控制室屏柜天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司验收意见验收意见 50Mvar STATCOM50Mvar STATCOM装置研制过程中，创新性地解决了如下
39、装置研制过程中，创新性地解决了如下关键技术问题：关键技术问题：（1 1）建立了链式）建立了链式STATCOMSTATCOM的标么值数学模型，提出了基于的标么值数学模型，提出了基于IGCTIGCT的链式的链式STATCOMSTATCOM主电路及参数设计方法；主电路及参数设计方法；（2 2）提出并实现了多目标）提出并实现了多目标150Hz150Hz优化优化PWMPWM控制策略；控制策略；（3 3）提出并实现了循环交换链节间）提出并实现了循环交换链节间PWMPWM脉冲结合直流脉冲结合直流PWMPWM制制动的直流电压平衡控制方法；动的直流电压平衡控制方法；（4 4）提出并实现了分布式链节冗余控制与保护
40、策略；）提出并实现了分布式链节冗余控制与保护策略；（5 5）提出并实现了自平衡精确反馈线性化动态无功控制方）提出并实现了自平衡精确反馈线性化动态无功控制方法，使装置能在各种系统电压工况下稳定运行；法，使装置能在各种系统电压工况下稳定运行；（6 6）提出并实现了链式）提出并实现了链式STATCOMSTATCOM的基于的基于DSPDSP和和FPGAFPGA的全数字的全数字化高速高精度控制系统；化高速高精度控制系统；（7 7）提出并实现了大容量链节等价运行与保护试验系统。）提出并实现了大容量链节等价运行与保护试验系统。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVARXDVAR装置构成装
41、置构成天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司典型安装示意图典型安装示意图天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司8Mvar/10kV SVG8Mvar/10kV SVG外观图外观图6M/10KV SVG6M/10KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司2M/10KV SVG2M/10KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司箱式箱式6M/10KV SVG6M/10KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司3.6M/6KV SVG3.6M/6KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公
42、司6M/10KV SVG6M/10KV SVG功率单元功率单元天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司1M/10KV SVG1M/10KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司1M/10KV SVG1M/10KV SVG天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVAR SSVCXDVAR SSVC性能特点性能特点v启动冲击小：启动冲击小：SVGSVG部分采用自励方式起动，启动快速且冲击部分采用自励方式起动，启动快速且冲击电流限制在很小的幅值；电流限制在很小的幅值；v任意组合的连续补偿范围：任意组
43、合的连续补偿范围：SVGSVG可以从额定感性工况到额定可以从额定感性工况到额定容性工况连续输出无功，和固定电容器组合可构成任意范容性工况连续输出无功，和固定电容器组合可构成任意范围的连续补偿；围的连续补偿；v动态响应速度快动态响应速度快SSVCSSVC具有具有10ms10ms以内的快速输出无功特性，因而对快速的冲以内的快速输出无功特性，因而对快速的冲击负荷具有更好的补偿效果；而传统的击负荷具有更好的补偿效果；而传统的SVCSVC响应时间一般在响应时间一般在40ms-60ms40ms-60ms（太快可能引起电抗和电容器产生振荡）。（太快可能引起电抗和电容器产生振荡）。v优异的谐波输出特性优异的谐
44、波输出特性SSVCSSVC既可以输出近似正弦波的无功电流（不含谐波，用于既可以输出近似正弦波的无功电流（不含谐波，用于电网补偿），也可以输出设定次数的谐波电流（用于负荷电网补偿），也可以输出设定次数的谐波电流（用于负荷谐波滤波），即谐波滤波），即SSVCSSVC输出电流是完全有源可控的，完全满输出电流是完全有源可控的，完全满足用户的需要；而足用户的需要；而SVCSVC产生大量不可控的谐波电流，又附带产生大量不可控的谐波电流，又附带大量不可控的无源滤波支路来实现自身产生的谐波电流的大量不可控的无源滤波支路来实现自身产生的谐波电流的滤波。滤波。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司X
45、DVAR SSVCXDVAR SSVC性能特点性能特点v占地面积小占地面积小SSVCSSVC以半导体功率器件构成的逆变器为核心，使用以半导体功率器件构成的逆变器为核心，使用直流电容器储能，无直流电容器储能，无SVCSVC中体积庞大的滤波支路和中体积庞大的滤波支路和电抗器，安装尺寸一般只有电抗器，安装尺寸一般只有SVCSVC的的1/5-1/31/5-1/3，特别适，特别适合于对占地面积要求较高的场合。合于对占地面积要求较高的场合。XDVARXDVAR系列系列SSVCSSVC可做成移动式装置。可做成移动式装置。v高效率高效率SSVCSSVC采用新型低损耗采用新型低损耗IGBTIGBT功率器件，直接
46、输出电压功率器件，直接输出电压范围范围1kV1kV35Kv,35Kv,省去了连接变压器，装置效率可达省去了连接变压器，装置效率可达9999以上；而由于损耗曲线特性优于以上；而由于损耗曲线特性优于SVCSVC（SVCSVC空载空载时损耗达到最大），时损耗达到最大），SSVCSSVC的等效运行损耗一般只有的等效运行损耗一般只有SVCSVC的的1/3-1/21/3-1/2，等效运行耗电量大大低于，等效运行耗电量大大低于SVCSVC。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVAR SSVCXDVAR SSVC性能特点性能特点v超强补偿能力超强补偿能力SVGSVG输出电流不依赖于系统电压
47、，表现为恒流源特性，在输出电流不依赖于系统电压，表现为恒流源特性，在系统电压跌落到系统电压跌落到2020时仍可以输出额定无功电流，具有时仍可以输出额定无功电流，具有更宽的运行范围；而更宽的运行范围；而SVCSVC输出电流与系统电压成正比下降，输出电流与系统电压成正比下降，使得达到同等补偿效果使得达到同等补偿效果SSVCSSVC容量可以比容量可以比SVCSVC容量小容量小20203030。通过对固定电容器组的综合控制，可以更好的满足系统通过对固定电容器组的综合控制，可以更好的满足系统和负荷的补偿范围要求。和负荷的补偿范围要求。v高可靠性高可靠性SVGSVG采用采用N+1N+1或或N+2N+2冗余
48、主电路拓扑结构，一个（或两个）链冗余主电路拓扑结构，一个（或两个）链节单元损坏后仍可继续满负荷运行；节单元损坏后仍可继续满负荷运行；SVCSVC使用了大量电容器使用了大量电容器电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，SVCSVC会会产生不稳定性而发生振荡，而产生不稳定性而发生振荡，而SVGSVG对外部系统运行条件和结对外部系统运行条件和结构变化不敏感。构变化不敏感。SVGSVG还避免了功率器件的直接串联还避免了功率器件的直接串联 天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVAR
49、 SSVCXDVAR SSVC功能功能v模块化的电路结构模块化的电路结构SSVCSSVC的核心是基于的核心是基于IGBTIGBT器件的链式逆变器。链式逆变器件的链式逆变器。链式逆变器每相由多个功率模块输出串联而成，功率模块采用器每相由多个功率模块输出串联而成，功率模块采用N+1N+1或或N+2N+2冗余运行结构；冗余运行结构；模块控制采用大规模模块控制采用大规模FPGAFPGA芯片载波移相多电平空间矢芯片载波移相多电平空间矢量量PWMPWM控制策略，电路简单，抗干扰能力强，可靠性高；控制策略，电路简单，抗干扰能力强，可靠性高；采用自励起动技术，使得装置投入时冲击电流小；采用自励起动技术，使得装
50、置投入时冲击电流小；模块面板共模块面板共4 4个电气端子，个电气端子，2 2个光纤端子，接线简单，个光纤端子，接线简单，还设有若干状态及故障指示灯，方便维护及检修；还设有若干状态及故障指示灯，方便维护及检修；当某一个功率模块故障时，控制器将检测出并发出指当某一个功率模块故障时，控制器将检测出并发出指令使故障的功率模块输出通过快速电子旁路电路短接，令使故障的功率模块输出通过快速电子旁路电路短接，使装置能继续满载运行，大大提高了装置可靠性。使装置能继续满载运行，大大提高了装置可靠性。天津市先导倍尔电气有限公司天津市先导倍尔电气有限公司XDVAR SSVCXDVAR SSVC功能功能v控制控制采用基