山东新风光高压动态无功补偿装置——STATCOM

产品介绍
工作原理
　　STATCOM的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
　　本公司产品采用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，逆变主电路采用IGBT组成的H桥功率单元级联拓扑结构，并辅助以小容量储能元件。它由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦输出电压，这种逆变器由于输出电压电平数的增加，使得输出波形具有更好的谐波频谱，并且每个开关器件所承受的电压应力较小，不需要均压电路，可避免大dv/dt所导致的各种问题。因此这种逆变器可称为“完美无谐波”变流器。
主要功能
（1）维持受电端电压，加强系统电压稳定性；
（2）补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗；
（3）抑制电压波动和闪变；
（4）抑制三相不平衡。
应用领域
　　本公司研制的STATCOM广泛应用于石油化工、冶金、电力、煤炭、电气化铁路、风电厂以及其他具有或者靠近冲击性负荷和大容量电动机的工业领域，可以在节能降耗、提高电网安全性和稳定性、提高电网功率因数、改善电能质量等方面，发挥重要作用。
技术优势
　　STATCOM是目前最为先进的无功补偿装置，基于电压源型逆变器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。从技术上讲，STATCOM较传统的无功补偿装置有如下优势：
（1）响应速度更快
　　STATCOM响应时间：≤10ms。
　　传统静补装置响应时间：≥20ms。
　　STATCOM可在极短的时间之内完成从额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换，这种无可比拟的响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。
（2）电压闪变抑制能力更强
　　SVC对电压闪变的抑制最大可达2：1，STATCOM对电压闪变的抑制可以达到5：1，甚至更高。SVC受到响应速度的限制，其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而增加。而STATCOM由于响应速度极快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。
（3）运行范围更宽
　　STATCOM能够在额定感性到额定容性的范围内工作，所以比SVC的运行范围宽很多。更重要的是，在系统电压变低时，STATCOM还能够输出与额定工况相近的无功电流。
（4）补偿功能多样化
　　本公司STATCOM不仅具有快速补偿系统无功功率的目的，还能够根据用户实际需要，对负荷谐波电流、负序电流等电能质量问题进行综合补偿。
（5）谐波含量低
　　本公司STATCOM采用了载波移相PWM技术和功率单元级联多电平技术，自身产生的谐波含量极低，装置输出侧无需滤波器。
（6）占地面积小
　　由于无需高压大容量的电容器和电抗器做储能元件，STATCOM的占地面积通常只有相同容量SVC的50%。
结构特点
STATCOM主要由输入开关柜、变压器框、功率柜、控制框等组成。
（1）输入变压器
•将电网电压变为适合功率单元工作的电压。
•实现高压与低压的电气隔离，各功率单元之间相对独立，所以可以较容易地引入软开关控制，直流侧的均压比较容易实现，增加系统可靠性。
（2）功率单元
•STATCOM的核心主电路，用以实现功率变换，其结构如图2所示。
•模块化设计，功率单元的结构和电气性能完全一致，单元可以互换。
（3）输出电抗器
•用于将STATCOM与电网连接起来，实现能量的缓冲。
•减少STATCOM输出电流中的开关纹波，降低共模干扰。
（4）控制柜
•柜式结构，用于对STATCOM及其辅助设备的实时控制。
•实现STATCOM与上位机及控制中心的通讯。
（5）全数字化控制系统
•实时计算电网所需的无功功率，实现动态跟踪与补偿。
•控制系统采用模块化设计。
产品特点
STATCOM以高可靠性、易操作、高性能为设计目标，满足用户对提高配电电网的功率因数的迫切需要。STATCOM采用新型IGBT功率器件，全数字化微机控制，具有以下特点：
1.安装、设定、调试简便；
2.实时跟踪负荷变化，动态补偿无功功率，提高系统功率因数；
3.采用光纤触发技术，实现一次系统与二次系统的电气隔离，解决干扰问题，做到了高可靠性和控制性；
4.主电路采用IGBT组成的H桥功率单元级联作逆变主电路的结构形式，输出由阶梯正弦PWM波形叠加而成，波形正弦度好；
5.功率电路模块化设计，维护简单，互换性好；
6.动态响应时间快；
7.实时跟踪电网电流的变化，对电网无功功率实现动态无级补偿；
8.投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无电弧重燃，无需放电即可再投；
9.保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、过热等保护，运行可靠性高；
10.维护量小，运行成本低； 
11.控制器实现全数字化，人机界面友好显示，并且具有联网通讯功能；
12.控制器具有高可靠性，而且操作简单，与系统连接时，不需要考虑交流系统相序，补偿装置保护措施齐全；
13.装置电路参数精心设计，发热量小，设备结构紧凑，占地面积小；
14.控制电源采用AC220V经过UPS后单独给装置供电方式，控制电源掉电，可保持正常运行；
15.改善电压质量，稳定系统电压，抑制电压闪变；
16.可并联安装，极易扩展容量。
执行标准
GB/T 3797-2005       电控设备第二部分，装有电子器件的电控设备；
GB/T 3859.1-1993   半导体变流器  基本要求的规定；
GB/T 3859.2-1993   半导体变流器  应用条列；
GB/T 3859.3-1993   半导体变流器  变压器和电抗器；
GB   4208-1993        外壳防护等级 （IP代码）；
GB/T 14549-1993    电能质量 公用电网谐波；
GB   3906-2006        3.6kV～40.5kV交流金属封闭式开关设备和控制设备；
GB/T 12668.2-2002  调速电气传动系统；
GB   1985-89             交流高压隔离开关和接地开关；
DL/T 404-1997         户内交流高压开关柜订货技术条件；
GB/T 14808-2001    交流高压接触器和基于接触器的电动机起动器；
GB/T 11022-1999    高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求。
接线图
STATCOM与6KV-10KV电网的连接如图所示。