（一）產(chǎn)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(wǎng)廣泛應用的無功補償裝置仍然以機械開關(guān)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(diào)節(jié)輸出容量的能力，但是其本質(zhì)上仍然是無源型的設(shè)備，補償特性難以滿足配電網(wǎng)無功補償?shù)募夹g(shù)需要，且設(shè)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(chǎn)品，在補償效果、功率密度和運行效率等技術(shù)指標上具有傳統(tǒng)無功補償設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢，是目前解決配電網(wǎng)尤其是快速變化的電網(wǎng)無功補償問題最佳的技術(shù)手段。
    智光電氣多年來專注于大功率電力電子產(chǎn)品和自動化產(chǎn)品的研發(fā)和應用，具備深厚的技術(shù)積淀和經(jīng)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(lǐng)域，為電網(wǎng)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(wǎng)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(shù)。

                                                                  
 
（二） ZG-dSVG原理構(gòu)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(chǔ)，集電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)、光電觸發(fā)技術(shù)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(wǎng)上，調(diào)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(wǎng)的電流，從而控制該電路吸收或發(fā)出無功功率，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，也被稱為直掛型鏈式SVG。ZG-dSVG按照系統(tǒng)構(gòu)成分為：進線柜、啟動柜、功率柜及全數(shù)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(nèi)裝有隔離開關(guān)K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內(nèi)裝有預充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內(nèi)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(nèi)又包含直流支撐電容Cd和IGBT構(gòu)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(nèi)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(wǎng)，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流注入電網(wǎng)，同時平滑換流鏈（Link）產(chǎn)生的紋波。該電抗器采用優(yōu)質(zhì)材料和低磁密設(shè)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(zhuǎn)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(jù)裝置接入點電網(wǎng)的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯(lián)的功率單元體（Cell）數(shù)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(qū)動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監(jiān)控系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)中采用的核心元器件，如數(shù)字處理器DSP、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅(qū)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(guān)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(qū)動板
功率單元驅(qū)動板安裝在功率單元內(nèi)，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉(zhuǎn)化為IGBT的驅(qū)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(shù)據(jù)顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設(shè)計保證運行人員可以安全、便捷的操作設(shè)備。
 

（三）ZG-dSVG技術(shù)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(shù)，每一種模式均可以按照用戶要求進行設(shè)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(shù)領(lǐng)先
   1、自動重啟功能（專利技術(shù)）
   ZG-dSVG能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，避免電網(wǎng)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(shù)（專利技術(shù)）
   針對超大容量應用和分段母線補償而開發(fā)的專利技術(shù)，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(diào)問題。
■ 性能優(yōu)異
   1、動態(tài)響應速度快
   ZG-dSVG具有4ms以內(nèi)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(shè)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(nèi)。
   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(nèi)柜式、戶外箱式兩種安裝方式，具有結(jié)構(gòu)緊湊，接線簡單，便于維護等優(yōu)點，尤其滿足城市配電網(wǎng)靈活多變的安裝需求。

性能參數(shù)
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(shù)≥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(shè)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(wǎng)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(qū)動保護、直流過壓保護。
通訊接口	支持RS232/RS485和CAN現(xiàn)場總線，備有計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的RJ45擴展口和通信轉(zhuǎn)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(zhì)量波動和閃變
GB / T 14549	電能質(zhì)量公用電網(wǎng)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(shè)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(guān)和接地開關(guān)
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(zhì)量控制研究實驗室——嚴格按照國際化標準建造，實現(xiàn)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(lǐng)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(chǎn)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(chǎn)品及器件的穩(wěn)定性能及品質(zhì)；
- 特種電抗器研究實驗室—--設(shè)施先進，實現(xiàn)電抗器全面的性能檢驗。
 
 

（四）ZG-dSVG應用領(lǐng)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(zhì)量改進。

◆ 電力配電網(wǎng)（35 kV /10kV)
現(xiàn)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(guān)狀態(tài)檢測、開關(guān)柜斷路器狀態(tài)檢測以及數(shù)據(jù)通信等放在上層控制系統(tǒng)內(nèi)進行處理。上層控制器根據(jù)本地控制策略或遠方調(diào)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(xiàn)場特點：
1、地處偏遠，電網(wǎng)偏弱。
2、電壓質(zhì)量直接關(guān)系到經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。
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(xiàn)場特點：
1、負序分量比重較大。
2、供電電網(wǎng)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(xiàn)場特點：
1、負荷快速變化，對電網(wǎng)造成強烈沖擊。
2、無功波動造成的損耗很大。
3、功率因數(shù)難以達標。
ZG-dSVG的解決方案
1、ZG-dSVG具有4ms以內(nèi)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(shù)作為控制目標，實現(xiàn)任意時刻高功率因數(shù)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(chǎn)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(nèi)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(jié)構(gòu)，35kV以上可以采用鏈式級聯(lián)結(jié)構(gòu)，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(shè)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(nèi)柜式，每一種規(guī)格均可以設(shè)計為戶外箱式。
4、產(chǎn)品在不斷改型中，以上數(shù)據(jù)敬請參考，本公司保留修改和更新的權(quán)力。
5、ZG-dSVG全系列產(chǎn)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(nèi)海拔最高的風電場）
系統(tǒng)構(gòu)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(shù)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(diào)。

應用案例二
項目名稱：廣東電網(wǎng)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(gòu)成：8MVar SVG

補償方案：
（1）系統(tǒng)正常條件下以10kV母線功率因數(shù)為控制目標，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進入過載強補狀態(tài)，加快電網(wǎng)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(xiàn)有無功補償設(shè)備兼容。
系統(tǒng)構(gòu)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(guān)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(gòu)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(shù)高于0.98。
2、抑制35kV母線諧波電流，降低母線電流畸變率。