1、6KV 类负荷项目高压动态无功补偿方案万源水泥厂高压动态无功补偿装置技术方案 2北京华夏富宁能源科技有限公司北京华夏富宁能源科技有限公司目录企业简介 .3第一章 电能质量概述 .61.1 电压偏差 .91.2 三相电压允许不平衡度 .91.3 频率 .101.4 功率因数 .101.5 电压闪变 .111.6 谐波 .11第二章 方案设计资料 .122.1 工况描述 122.2 负荷情况 13第三章 方案设计 .123方案 .错误！未定义书签。3设备投运后达到的技术指标 .1341 谐波电压 1342 谐波电流 .1343 电压波动 1444 功率因数 .144第四章经济效益分析 .125第五
2、章 产品特点 .161 公司技术优势 162 SVG 产品技术特点 .17高压动态无功补偿装置技术方案 3企业简介我公司成立于 2003 年，是一家专业从事柔性交流输配电设备的制造与销售的高新技术企业。在 MCR 型 SVC、STATCOM(SVG)、低压动态无功补偿与滤波装置、APF、MCR 型高压电机软启动器等领域处于国内先进水平，处于国际领先水平。公司与清华大学电机系建立了长期、稳定的合作，形成了产、学、研相结合，产、学、研优势互补的创新机制，延伸了企业的新技术触角，加快了最新科研成果的产业转化速度。 公司拥有一批电力电子、计算机控制、特种变压器与电抗器设计方面的专业人才，柔性交流输配电
3、系统与元件的研发、设计、制造、工程实施等全方位的解决能力。公司于 2004 年通过 ISO9001：2000 质量管理体系认证。2008 年，公司引入中国环境基金的战略投资，为公司加快在柔性交流输配电领域的发展提供了更大的支持。公司现有员工 216 名，其中博士生 3 名，高级工程师 20 名，研究生12 名，专科以上学历 78 名，队伍结构合理。公司依托于清华大学强大的研发背景，拥有较强技术力量，在电能质量与电力电子领域拥有相对完整的研发、设计、制造、工程实施等全方位的解决能力。尤其在MCR领域拥有世界领先的技术，在响应速度、快速闭环、损耗控制等方面处于行业领先水平。研发部门目前有研发人员2
4、0余名，高压动态无功补偿装置技术方案 4全部具有电力、电子、自控或相近专业本科以上学历，50%以上是工科硕士，其中成功担任过研发项目经理的有6人。公司经过多年的积累与发展，全面具备了 MCR 本体、励磁系统、控制系统、滤波器等的整体设计能力，按照 ISO9001 的设计流程对设计工作进行管理，常用的设计软件包括protel99se，Solidwork，Autocad，Pscad，MATLAB，Cadence 等。质量控制公司严格执行 ISO9001 质量体系要求进行管理及设计生产，从合同的评审与签定到项目负责人的确定、设计的开发与确定、生产质量与生产进度的控制与跟踪都有严格的执行人与审核验收人
5、，出厂前的测试与试验都有严格的记录，保证每台出厂前的设备都经过严格的测试与确定。公司具有完整的 35kV 以下电压等级高低压动态无功补偿设备、高低压电机软启动装置、高低压干式/油浸特种变压器与电抗器等的研发、设计、制造和测试能力，具有 35kV/10Kv/6kv/400V，5000KVAR 全载无功功率测试平台。主营产品公司主要从事 MCR 型高压动态无功补偿系统、高压静止无功发生与滤波装置 STATCOM（SVG） 、调压型无功自动补偿装置、有载调压+MCR 混合型无功自动补偿装置、自动投切式高压无功功率补偿装置、低压动态无功补偿装置、低压静止无功发生器/有源滤波器（SVG/APF） 、高低
6、压恒频无源滤波器、恒阻尼率自动跟踪消弧线圈、配电网综合故障诊断及录波装置、MCR 型高低压电动机软启动器、特种变压器、电抗器等产品的研发、设计高压动态无功补偿装置技术方案 5和生产。发展趋势在企业快速发展过程中，公司始终专注于电能质量相关产品的研制生产，把用户当作永远的合作伙伴。 “锐意进取，专业创新”是我们的信念，为用户提供优质的产品、完善的服务是我们永无止境的追求。愿我们携手同行，共同营造高效和谐、绿色环保的用电环境。公司将致力于发展成为柔性交流输配电领域的全面解决方案与产品供应商。在 MCR 领域，公司将持续加大投入，不断改善其性能，为广大的风力发电、电气化铁路、煤炭、冶金、电力系统的广
7、大用户，提供高度可靠、性能优越、免维护的全新的 MCR 型 SVC 设备，全面替代 TCR 型 SVC，公司将不断巩固与加强在技术与产品上的领先优势，发展成为世界范围内领先的 MCR 型 SVC 供应商。在 APF/STATCOM 领域，公司将加大投入，在现有基础之上，通过与清华大学的深入合作，力争发展成为国内领先的大功率 APF/STATCOM 技术与产品供应商。公司还将为用户提供诸如调压型无功自动补偿装置、有载调压+MCR混合型无功自动补偿装置、自动投切式高压无功功率补偿装置、高低压软启动器、自动在线可调式高低压并抗等技术与产品，为不同的用户与需求提供经济、有效的电能质量治理解决方案。企业
8、宗旨“品质第一、客户至上”是本公司一贯的宗旨，坚持以市场为中心，高压动态无功补偿装置技术方案 6技术为先导，服务为后盾，在所有环节坚持全面创新、持续改进。第一章 电能质量概述电能质量(Power Quality)，从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波） 、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。电力工业部关于颁发电网电能质量技术监督管理规定的通知中写到：“电网供电电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发
9、、供、用各方面投资者、经营者的权益，优良的电能质量对保证电网和广大用户的电气设备和各种用电器具的安全经济运行、保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及提高人民生活质量具有重要意义。同时，电能质量有些指标受某些用电负荷干扰影响较大。全面保障电能质量是电力企业和用户共同的责任和义务。国家在电力法中已作了相应的要求，因此，各级电网经营企业都要重视不断提高电能质量，结合本网实际，认真贯彻执行该规定。 ”电能质量主要类型电能质量波形或RMS变化 表现形式类别特征描述引起扰动的主要原因解决方法高压动态无功补偿装置技术方案 7暂态冲击暂态扰动1、峰值2、上升时间3、持续时间1、雷电2、电焊机3、负荷开关
10、4、电容器开关1、装避雷器2、装滤波器3、装隔离变压器短时波动暂态扰动1、波形2、峰值3、频率分量1、线路或电缆开关2、电容器开关3、负荷开关1、避雷器2、滤波器3、隔离变压器骤降/骤升RMS扰动 1、RMS及对应时间2、RMS值3、持续时间远端系统故障1、调压变压器2、能量存储技术（抽水蓄能）3、不停电电源UPS电力中断RMS扰动 持续时间1、系统保护1、能量存储技术高压动态无功补偿装置技术方案 82、断路器3、熔断器4、定期检修（抽水蓄能）2、UPS3、备用发电低电压/过电压稳态变化1、RMS及相对时间2、统计1、马达起动2、负荷增加3、负荷减少1、电压调节器2、调压变压器谐波 稳态变化1
11、、谐波频谱2、总谐波畸变率3、统计1、非线性负荷2、系统谐振滤波器电压闪变稳态变化1、Pst和Plt2、变化频度3、调制1、间隙性负荷2、马达起动3、电弧炉静态无功补偿器高压动态无功补偿装置技术方案 9频率上表中罗列了一些电能质量的主要类型、特征描述、引起扰动的主要原因及其一般解决方法，这些电能质量问题对系统的影响不容忽视。一方面，一些电能质量问题的危害具有破坏性，例如：雷电冲击、电容器和电缆线路投切时因谐波谐振而引起的过电压往往会造成电气设备的绝缘和机械损坏，从而影响电力系统正常运行；继电保护装置因谐波和负序干扰引起误动造成电网大面积停电从而造成巨大的经济损失和产生不良的社会影响；短时的供电
12、中断或电压跌落可能导致生产混乱或工业冶炼产品的大量报废甚至危害人生安全，如某石化炼油厂曾发生因谐波电流过大造成电缆爆炸而引起火灾和人身伤亡事故；另一方面，某些电能质量问题主要影响电气设备的性能指标，例如，不正常的电压和频率偏差会引起异步电机负荷的转速和功率变化，导致传动机械的效率降低，使产品的质量受到影响；谐波电流在旋转电机、输电线路、变压器等输配电设备中流通，使这些设备产生附加损耗而过热，从而降低这些设备的寿命或容量；这方面的电能质量问题涉及的电气设备非常广泛，危害具有隐蔽性，不容易被人们所认识。随着计算机技术、信息技术、过程控制技术、微电子和电力电子技术、集成电路技术的发展和普遍应用，有些
13、电力用户对电能质量的要求越来越高，由于电能质量的问题造成的经济损失也越来越大，提高电能质量和供电可靠性，为企业提供增值服务，提高企业经济效益的重要手段。1.1 电压偏差在现代电力系统中，电压偏差引起的电压暂降和中断已成为最重要的电能质量问题。电压过低将导致设备故障或不能正常工作。电压偏差 高压动态无功补偿装置技术方案 10GBl232590电能质量一供电电压允许偏差中规定：35kV 及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的 10；10kV 及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的土 7；220V 单相供电电压允许偏差为额定电压的+710。1.2 三相电压允许不平衡度三相电压不平衡 GB
14、T15543-1995电能质量一三相电压允许不平衡度中规定：电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为 2，短时不得超过 4。标准还规定对每个用户电压不平衡度的一般限值为1.3。1.3 频率我国电力系统的标称频率为 50Hz ，GBT15945-1995电能质量一电力系统频率允许偏差中规定：电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在全国供用电规则中规定“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在 300 万千瓦及以上者为0.2HZ；电网容量在 300万千瓦以下者，为0.5HZ。1.4 功率因数功率因数是电力系统的一个重要的
15、技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？高压动态无功补偿装置技术方案 11 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负
16、载的容量。 减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。1.5 电压闪变波 动 和 闪 变 GBl2326-如 电 能 质 量 一 电 压 允 许 波 动 和 闪 变 中规 定 ： 在 公 共 供 电 点 的 电 压 波 动 允 许 值 ： 10kV 及 以 下 为2.5%， 35 110kV 为 2 ， 220kV 及 以 上 为 1.6 。1.6 谐波电 网 谐 波 是 电 能 质 量 的 一 项 重 要 指 标 ， 它 反 映 了 电 力 系 统 中 谐 波 污染 的 程 度 ， 直 接 影 响 到 电 网 和 用 户 电 气 设 备 的 正 常 安 全 运
17、行 。 接 入 电 网的 各 种 整 流 设 备 和 其 它 谐 波 源 设 备 所 产 生 的 谐 波 电 流 注 入 电 网 ， 使 电能 的 生 产 、 传 输 和 利 用 的 效 率 降 低 ， 使 电 气 设 备 过 热 、 产 生 振 动 和 噪 声 ，并 使 绝 缘 老 化 ， 使 用 寿 命 缩 短 ， 甚 至 发 生 故 障 或 烧 毁 。 谐 波 可 引 起 电 力系 统 局 部 并 联 谐 振 或 串 联 谐 振 ， 使 谐 波 含 量 放 大 ， 造 成 电 容 器 等 设 备 烧毁 。 谐 波 还 会 引 起 继 电 保 护 和 自 动 装 置 误 动 作 ， 使 电
18、 能 计 量 出 现 混 乱 。高压动态无功补偿装置技术方案 12对 于 电 力 系 统 外 部 ， 谐 波 对 通 信 设 备 和 电 子 设 备 会 产 生 严 重 干 扰 。公 用 电 网 谐 波 GB T14549-93 电 能 质 量 -公 用 电 网 谐 波 中 规定 ：公 用 电 网 谐 波 电 压 、 电 流 限 值 ：各 次 谐 波 电 压 含 有 率( )电 网 标 称 电 压（ KV） 电 压 总 谐 波 畸 变率 ( )奇 次 偶 次0.38 5.0 4.0 2.0610 4.0 3.2 1.63566 3.0 2.4 1.2110 2.0 1.6 0.8第二章 方案设
19、计资料2.1 工况描述高压设备一台变压器 11kv/6000v，25000KVA6000v 的高压设备有：1、单段锤式破碎机电机 630KW 二台2、原料磨主电机 1800kw 一台3、窑尾排风机 2000kw 一台4、窑尾高温风机 1250kw 一台5、煤磨主电机 630kw 一台6、窑头排风机 450kw 一台7、水泥立磨主电机 3150kw 一台8、排风机 1600kw 一台9、变压器 630KVA 二台10、变压器 1100KVA 四台2.2 负荷情况目前变压器工作时需要大量容性无功，目前采用 11kV 母线补偿设备提供无功补偿，既不合理也不经济，应在其它负荷 6000V 侧进行无功补
20、偿。10000kvar第三章 方案设计根据现场用电的实际情况，选择动态无功补偿设备方案，在降压器高压动态无功补偿装置技术方案 1310kv侧安装高压动态无功补偿装置(SVG)，实现动态无功补偿。整套设备用以提高系统功率因数、改善电能质量、稳定电网以及节能降耗、降低运行成本等目的。综合考虑设备成本因素，采用一部分固定补偿装置5000kvar，高压动态无功补偿装置(SVG)，单台容量设计为5000kvar。高压动态无功补偿装置(SVG)配置表：序号 名称 规格和型号 单位 数量 产地 生产厂家 备注1 SVG 成套装置 SD-SVG-3000/10 套 1 本公司1.1 启动装置 SVG-QD-3
21、000/10 套 1 本公司1.2 IGBT 换流阀组 SVG-GL-3000/10 套 1 本公司1.3控制、监测与综合保护系统 SVG-KZ-3000/10 套 1 本公司2 连接电抗器 CKGKL-120/10 12% 台 3 本公司3 电容器组 TAB10-3000/334-ACW 套 1西安广西无锡西安西容广西桂容无锡赛晶3.1 滤波电容器 AAM11/3-334-1W 台 93.2 串联电抗器 CKDGKL-60/10-6% 台 33.3 隔离开关 GN24-12D/630A 三相 组 13.4 避雷器 Y5WR-17/45 只 33.5 放电线圈 FDE-10 只 3设备投运后达
22、到的技术指标1 谐波电压注入系统公共连接点（P.C.C.点）的谐波电压总畸变率、奇次谐波电高压动态无功补偿装置技术方案 14压含有率、偶次谐波电压含有率均满足中华人民共和国电能质量公用电网谐波 （GB/T 1454993）的要求。2 谐波电流注入系统公共连接点（P.C.C.点）的各次谐波电流满足中华人民共和国电能质量公用电网谐波 （GB/T 1454993）的要求。3 电压波动去除背景电压波动后，在电网公共连接点的电压波动 d2%，满足中华人民共和国电能质量 电压波动和闪变 （GB 12326-2000）的要求。4 功率因数经补偿后其月平均功率因数 cos0.98，且不过补偿。第四章 经济效益
23、分析通过我们上述的方案处理，使得贵厂的 6000v 侧用电负荷大为改善，达到如下目的：1.能够即时跟踪无功动态，减少电网电压的波动，用电电压保持稳定对用电设备等电器设备起到很好的保护作用；2.采用第三代 SVG 无功补偿与滤波装置，可以有效消除谐波，从而减少电网中的污染，变压器噪音大大减少，有效保护变压器；3.预计可以节约电能在 3%；4.所需的投资 5000kvar950 元/kvar=4750000 元；高压动态无功补偿装置技术方案 155.按节电率 3%计算25000kw（容量）60%（工作效率）24 小时300 天0.7元/度3%=226.8 万元/年6.投资回报期475 万元（总投资
24、）226.8 万元/年=2.09 年回收第五章 产品特点作为 SVC 的下一代产品，SVG 与 SVC 的主要功能完全类似，但其补偿特性与运行范围要大大优于 SVC。1 公司技术优势 我公司现已成功实施了几百套 MSVC 和几十套 SVG，在动态无功补偿领域内具备了丰富的设计和实施经验，可最大限度地确保系统和装置的安全、可靠。 SVG 已做到了标准化生产，有完善的备品备件库，可及时方便、快捷、优质地为用户提供专业的售后服务，并可使用户做到备件零库存，降低用户运行成本； 公司是国内制造周期、现场调试时间最短的动补装置生产企业。 公司是规范化的股份制企业，管理完善，资产优良，有较强的经济实力，可确
25、保项目的顺利实施。高压动态无功补偿装置技术方案 162 SVG 产品技术特点 本项目设计选用成熟、可靠、先进、实用的，基于 DSP 全数字控制系统的 SVG 新型动态无功补偿装置。主要元器件选用国外著名公司的进口产品，IGBT 或 IGCT 采用原装进口优质元件，因其导通一致性好、压降小、热阻小，最适合高压 SVG 装置的长期可靠运行；光纤采用美国 HP 公司产品； 公司具有强大的研发及生产制造实力，具备各电压等级（6kV、10kV、27.5kV、35kV、66kV 及特殊电压等级） 、各种容量 SVG生产和制造能力。 产品生产贯彻 ISO9001 质保体系，所有元器件均经过严格筛选，所有电路板通过 100%在线检测；所有电路板在通过工作电流的条件下做 48小时高低温循环老化试验（1055） ，电路板焊接采用无 铅热 风 回 流 焊 机 和 无 铅 双 波 峰 焊 机 ； 公司采用国际先进的系统仿真软件，对谐波潮流、谐波阻抗、系统设置、操作过电压等进行仿真计算，保证系统不同运行工况条件下，所设计的滤波器不与系统产生并联谐振和谐波放大； 控制柜抗干扰能力强，控制系统响应时间快，可靠性高； 控制系统采用全数字控制系统； 监控系统采用一体化工作站，人机界面友好，方便用户使用和维护。
