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襄阳大力电网SVG在甘肃武威光伏电厂的应用

供稿:北京大力浩然电工技术有限公司 2013/6/18 10:05:47

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一、概述
甘肃武威协和光伏发电厂位于甘肃省武威市凉州区丰乐镇境内的武威市凉州区武威金太阳新能源高新技术集中区,集中区距离武威市约30km,东南距丰乐镇约5km,平均海拔1740m。集中区东北侧紧邻 G312国道,交通便利,运输方便。

电厂共有57个子方阵,每子方阵设2台500kW逆变器形成1个光伏发电单元。为并网光伏电站,光伏组件户外布置,采用单晶硅固定式安装。光伏电池组件经串联后接入汇流箱,汇流箱经电缆汇入直流柜后,汇流箱位于光伏电池阵列间,安装在支架。直流汇流柜、逆变器及逆变器数据采集柜布置在逆变器室内,35kV箱式变电站布置在逆变器室外,逆变器室分布在每发电单元中间位置。
电站领导经过市场调研,最终选用了襄阳大力电网技术有限公司研发的DLSVG-2000/10型无功补偿装置。 以电源进线无功功率及35kV母线电压或110kV出线电压作为控制目标,35kV母线装设1组容量为±12.5Mvar,通过大力电网无功补偿装置动态调整35KV的电网无功输出,达到对母线电压的控制。

二、系统介绍
襄阳大力电网无功补偿装置DLSVG-2000/10总容量为2M,可以动态输出2M的感性或容性无功,通过对35KV目标侧的无功检测,动态补偿系统无功,达到对恒电压和功率因数的控制。
设备选型如下所示:
型号: DLSVG-2000/10     执行标准:Q/XDL J01-018-2012
额定容量: 2000KVAR     重量:5000kg
额定输入电压: 10KV      出厂编号:1210003A01
防护等级: IP 20      外形尺寸:4000*2100*1300
制造日期: 2012年10月
2.1 一次方案说明
襄阳大力电网无功补偿装置通过户外变压器并联于35KV电网上,通过控制户外隔离刀闸和35KV的高压柜来给装置上电,具体一次原理图如下所示:
 


QF:35KV侧高压开关柜
QS:户外隔离刀闸
QE:户外隔离刀闸的地刀
TD:户外变压器
3R:SVG装置的预充电电阻
3KM1:SVG装置的并网合闸开关
L:SVG装置内部的3相电抗器
SVG:SVG装置的无功发生器件
 

2.2 户外变压器说明
 户外变压器主要用于将SVG装置(10KV)挂接在35KV侧,通过对35KV侧的电压、电流检测,从而实现对35KV侧的无功补偿功能。
 变压器内部有多组电流互感器,用于检测高压侧和低压侧的电流,用以实现差动保护、速断保护、CT断线等保护。
 


                                                                         图二:户外隔离变压器
参数说明:
产品代号:1ZB 710 3364 8    联接组标号:YND11YN0
型号:S11-M-2000/38.5    额定频率:50hz
额定容量:2000/2000/15 KVA   装置种类:户外
额定电压:28.52*2.5%/10/0.38KV  冷却方式:0NAN
额定电流:29.99/115.47/22.79A 
2.3 户外隔离刀闸
 户外隔离刀闸主要用于控制35KV侧的高压的分断或吸合,在35KV高压柜合闸的情况下不允许分断隔离刀闸,通过电气连锁控制隔离刀闸的分合逻辑,在检修或调试过程中可以将隔离刀闸分断,并合上地刀,使35KV侧的高压有明显分断点,保证检修和维护人员的安全。具体如下所示:
 


                                                                图三:户外隔离刀闸
户外隔离刀闸的保护逻辑:

2.4 无功补偿原理
襄阳大力电网无功补偿装置是基于大功率换流器,以电压型逆变器为核心,直流侧采用直流电容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电源

逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑,在逆变器接入交流电源时,由各IGBT反向续流二极管构成整流器,对直流电容器充电;正常运行后,直流电容器的储能将会用来满足逆变器的内部损耗,电容电压会下降,必须不断的对电容器充电补能使电压保持在工作范围。通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来实现,逆变器从系统吸收少量有功满足其内部损耗,保持电压水平。改变逆变器输出电压的幅值,达到发出或吸收无功的目的。

装置主要通过调节电抗器两端的电压来连续调节SVG发出或吸收的无功,SVG系统原理图如下所示:
 


                                                                                     图四:SVG系统原理图

三、技术特点
(1)功率因数补偿
无功补偿装置可以在容量允许的范围内将系统功率因数提高到0.98(滞后、无过补)。
(2)治理谐波
在补偿容量范围内,注入系统的谐波电流和35kV母线电压总谐波畸变率低于国家标准GB/T14549《电能质量、公用电网谐波》。可以控制系统谐波电压畸变如下:


(3)多种控制模式
大力SVG拥有多种控制模式:恒电压控制模式、电流控制模式、指定功率控制模式;可以以指定侧母线无功功率、母线电压作为控制目标。
(4)动态补偿
装置具有恒功率因数、恒无功功率、恒电压等运行方式,额定补偿容量实现自动连续调节。
(5)响应时间
装置可动态跟踪电网电压变化及负载变化,并根据变化情况动态调节无功输出,实现高功率因数运行,响应时间不大于5ms。
(6)谐波特性
动态无功补偿装置输出谐波电流总畸变率(THD)小于2%,滤波器滤除谐波,达到输出电压谐波含量及送出电能质量均能满足国标要求。
(7)过载能力
动态无功补偿装置具有短时过载能力,过载无功补偿容量为成套装置总容量的12.5%。
(8)冷却方式
动态无功补偿装置采用强制风冷,技术先进、运行安全可靠,适应现场环境。
(9)运行高效
装置运行过程中,平均有功损耗不大于成套装置输出容量的0.8%。
(10)三相电压不平衡度
负载在电网公共连接点35kV母线引起的电压不平衡度≤1.3%,满足中华人民共和国国家标准GB/T 15543《电能质量 三相电压允许不平衡度》的要求。
(11)电压波动
去除背景电压波动后,在电网公共连接点35kV母线的电压波动d%≤2%,满足中华人民共和国国家标准GB 12326《电能质量 电压波动和闪变》的要求。


四、装置说明

4.1 良好的人机交互界面
无功补偿装置具有良好的人机界面,能对系统应用对象进行不同的设置。其通用软件能适应各种需求。
装置通过本地和远程两种方式控制设备的投运、切除、调试,本地通过触摸屏设置装置参数,调试设备功能,观察设备运行及报警信息;远程通过上位机或中控平台控制设备的投入或切除,并实时观察设备的运行装置和报警信息。
触摸屏和上位机能实时显示系统各种采集数据,并能以表格、曲线、棒图等方式显示数据:
1、主接线图,开关状态以及电气连锁状态显示
2、实时电量参数显示(电压、电流、功率因数等)
3、实时曲线和历史曲线
4、历史事件记录
5、链式装置单元状态监视
6、显示当前时间、保护动作时间,显示保护类型等信息。
7、能查询打印系统保存的历史信息,查询条件用
4.2 无人值守功能
无功补偿装置投入运行后,装置将以用户选择的控制方式自动运行(通过选择35KV侧的电压、无功功率、功率因数等控制目标,装置将根据目标的变化,动态调整无功输出)。
用户可以通过本地触摸屏、远程上位机、中控平台等多种交互界面观察设备的运行数据,以及设备的无功输出。

4.3 全面的保护、闭锁与报警功能
我公司提供的SVG装置采用了综合保护策略,以提高装置可靠性。保护策略包括器件级保护、装置级保护和系统级保护三级。器件级保护的动作时限不超过10μs,在发现器件过流、过压或光纤信号异常时,能够迅速实施保护;装置级保护的动作时限为100μs,当发现装置有过载、直流电压过高等异常工况时,便实施保护;系统级保护的动作时限为100ms,当发现系统失压、过压、冷却系统故障等异常工况时,便实施保护。
包含的功能如下:母线过压、母线欠压、过流、速断、直流过压、电力电子元件损坏检测保护、丢脉冲、触发异常、过压击穿、阀室超温、保护输入接口、保护输出接口控制和系统电源异常等保护功能。
动态无功电压调节装置的主要闭锁条件有:主变保护或主变本体保护动作;电容器保护动作;PT断线;系统电压异常;主变并列运行时的错档;装置故障;电容器开关或主变分接开关日动作次数达到最大值;目标对象拒动;主变滑档;远动信号指令或手动闭锁等。
装置的控制电源故障或消失后,装置会自动退出运行,并上传故障报警。

 

                                                                 图五:保护动作级别图示

4.4 历史数据保存
无功补偿装置设有历史数据库,数据保存6个月以上,能将组态数据,参数设置、闭锁设置、调节过程进行保存。可保存三至六个月的数据。也可以手动删除。
当各类保护动作或监视的状态发生变化时,控制器能自动的记录事件发生的类型、相别及动作值,事件按顺序记录,可通过显示器进行查询,并可以远传,动作次数可永久保存,即使掉电也不丢失。

五、实测数据
SVG设备于与2013年1月13号投入正式运行,现场采用多种控制模式(恒电压控制模式、指定功率控制模式、电流控制模式),现场指定无功功率控制模式统计数据如下所示:

六、结论
襄阳大力电网无功补偿装置在甘肃武威协和光伏电厂的成功应用,说明襄阳大力电网有限公司生产的无功补偿装置在光伏电厂是可行的,满足了用户的各种功能需求,同时SVG无功补偿装置的稳定性和可靠性也得到了厂家领导的高度的认可,有必要进行大力推广。

作者简介
杨培新(YangPeiXin),男,1972年出生,华中科技大学硕士研究生,是智能化静止进相机的发明人之一,主持研制高压变频软起动器项目,拥有发明专利一项,实用新型专利9项。
 韩伟(hanwei),男,1981年出生,毕业于华中科技大学计算机系。主要研究方向:嵌入式电子电路研发,DSP数字技术与信号处理,是高压变频软起动器主要研制者之一。
朱海平(zhuhaiping),男,1978年出生,毕业于武汉大学电子系。对高压变频相关产品有较深的理解认知和应用实践,是大力电工SVG关产品的早期市场开拓者和实践者之一。
 

更多内容请访问 北京大力浩然电工技术有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=18186)

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