TSVG低压动态滤波成套装置

1 范围

1）本技术规范适用于规定了低压0.4kV静止无功发生器的生产制造和供货，它提出了该装置本体及其附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

2）本技术规范适用于工作频率为50Hz、系统电压等级为400V的静止无功发生器SVG模块。SVG静止无功发生器要求采用新型电力电子器件德国英飞凌IGBT、FPGA芯片等技术，可动态双向连续调节无功功率，既补偿感性负荷，又补偿容性负荷。SVG模块补偿无功功率剩余容量，可以用来补偿谐波和三相不平衡电流。

2 规范引用标准：

设备的制造、试验和验收除了满足本技术规格书的要求外，还应符合如下标准：

SVG无功补偿装置及其组成部件应满足上述国内、国际标准的要求，若投标方采用除上述之外的其它被承认的相关国内、国际标准，应明确提出并提供相应标准复印件，经买方批准后方可采用相关的规范、标准按照版本要求执行。

3 使用条件

参与投标的SVG静止无功发生器应在下述条件下连续工作，满足其所有性能指标：

1. 环境温度:  -10℃ ～ +45℃

2. 相对湿度:  日平均值不大于95%，月平均值不大于90%，无凝露。

3. 海拔高度：≤1000m

4. 抗震等级：7级

5. 空气中无足以损坏绝缘和腐蚀金属的气体，无导电尘埃及易燃易爆的介质存在。

4 技术参数及要求

4.1 电源要求

1. 交流电压：三相380V（-20%～+15%）；

2. 频率：50Hz±5Hz；

4.2 耐环境要求

1. IP防护等级 IP20

1. 防锈(防氧化)保护

装置铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取防锈措施处理，避免氧化生锈，非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。

1. 温升要求

   装置在额定功率或额定负载电流下工作4h后温升不得超过80K。

4.3 防护要求

1. 允许温度

在40℃环境温度下，有源电力滤波器可用手接触部分允许温度应是：

金属部分，50℃；

非金属部分，60℃。

可以用手接触但不必紧握的部分，在同样条件下允许的温度应为：

金属部分，60℃；

非金属部分，85℃。

1. 电击防护

在正常条件、误动作或偶发生故障的条件下，有源电力滤波器应该设计成能防止交流、直流谐波和非正弦电流的串入，这些电流可能会影响漏电流装置或其他设备的功能。

当和电网相连接时，不用工具就能打开的部分被打开后，其中危险带电部分不应该能触及到。

在绝缘系统中用于监视电路对地的绝缘情况的监视装置，应该能在出现故障时，自动断开和电源的连接。

4.4 电磁兼容性要求

       投标方提供的SVG静止无功发生器的电磁兼容相关试验项目要求满足DL/T1216-2013《配电网静止同步补偿装置技术规范》中关于电磁兼容所规定的的要求。。

4.5 SVG主要参数要求

1. 额定容量：                      单模块100kvar；

2. 额定电压：                          380V（-20%~+15%）；

3. 供电系统频率：                  50Hz ±10%；

4. 滤波范围：                     额定容量的50%可以补偿2~13次谐波；

5. 运行效率：                          ≥97％（额定容量运行时）；

6. 等效开关频率：                  80kHZ；

7. 电流环截止频率                  4kHZ；

8. 采样/控制频率                   160kHZ；

9. 响应速度：                      ≤20ms       ；

10. 有功损耗：                      ＜2.5%；

11. 接线方式                                            三相四线/三线；

12. 接入电网方式 ；                 并联接入电网；

13. 控制方式：                      具有无功优先、谐波优先、不平衡优先、电压

                                       为目标补偿以及固定无功补偿，5种模式。

14. 限流能力：                      限流在99%装置容量，不会发生装置过载；

15. 通信接口：                      RS485通讯接口，Modbus通讯协议；

16. 噪声水平：                      额定功率输出时≤60dB（距设备1m处）；

17. IP等级：                        IP20；

18. 制冷方式：                      强制风冷；

19. 模块箱体尺寸：                  680*530*200mm（宽*深*高）；

20. 扩容功能：                      模块化设计，支持多机并联扩容。

    5.1 SVG功能原理

    用户可以通过参数设置，使设备可以同时具备滤除谐波、动态补偿无功、补偿三相不平衡、补偿电压跌落等功能。

    ◆滤除谐波原理

    SVG通过外部电流互感器实时采集电流信号，通过内部检测电路分离出其中的谐波部分，通过IGBT功率变换器产生与系统中的谐波大小相等相位相反的补偿电流，实现滤除谐波的功能。

    SVG输出补偿电流根据系统的谐波量动态准确变化，因此不会出现过补偿的问题。另外，SVG内部有过载保护功能，当系统的谐波量大于滤波器容量时，装置可以自动限制在99%额定容量输出，不会发生过载。

    ◆补偿无功原理

    SVG根据系统的无功功率，通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流，实现动态无功补偿的目的，补偿目标值可以通过操作面板设定，不会出现过补偿，并且补偿平滑，不会产生对负载和电网的涌流冲击。

    ◆补偿三相不平衡原理

    SVG根据系统电流，进行dq坐标旋转，提取不平衡分量，三相发出与不平衡分量大小相等相位相反的电流，将不平衡部分补偿到零，就能将三相不平衡电流校正成三相平衡电流。

     

    如图5-2所示，隔离开关合闸后，为防止上电时电网对直流母线电容器的瞬间冲击，SVG首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电，这个过程会持续几十秒。当母线电压Udc达到预定值后，主接触器闭合。直流电容作为储能器件，通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。SVG通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路，然后再送至控制器。控制器将基波成分分离，提取出所有的谐波电流、无功电流、三相不平衡电流，将采集到的要补偿的电流成分和SVG已发出的补偿电流比较得到差值，作为实时补偿信号输出到驱动电路，触发IGBT变换器将补偿电流注入到电网中，实现闭环控制，完成补偿功能。

    5.3 SVG的动态与稳态特性

    SVG特别值得一提的是其的动态、稳态特性。下图显示了SVG在负载发生变化时的动态特性与满载时的稳态特性。

6 功能指标要求

1. SVG可动态双向连续调节无功功率，既补偿感性负荷，又补偿容性负荷。无功容量保证连续调节与平滑输出，克服了电容器分组分级投切的缺陷。

2. SVG模块补偿无功功率剩余容量，可以用来补偿谐波和三相不平衡电流。SVG模块额定容量的一半可以补偿2～13次谐波，可根据需要设定需要13种滤波的谐波次段和滤除谐波的目标值。

3. SVG静止无功发生器要求采用进口国际品牌德国威科第五代IGBT，能自动根据负载的谐波电流调整输出，动态滤波。

4. SVG采用美国Xilinx级FPGA控制芯片，运行速度快、可靠性高。

5. SVG静止无功发生器要求具备完整的保护装置，包括过压、过流、过热、短路等完备保护功能，同时具备系统自诊断功能。

6. SVG静止无功发生器要求具有软启动控制回路，避免启动瞬间过大的突入电流，限制该电流在额定范围之间。

7. SVG静止无功发生器要求当系统负载的谐波量大于设备补偿能力时，设备可以根据本体容量输出额定电流，继续有效滤波，不发生超载。

8. SVG静止无功发生器要求输出滤波采用LCL结构接入电网，自身的高频载波不会回馈到电网，对配电系统中其他设备没有干扰。

9. SVG静止无功发生器要求模块提供1路RS485通信接口，使用Modbus_RTU通信协议。以方便用户将设备运行状况、测量数据和故障报警等信息接入到监控系统，并免费提供智能接口的相关技术通信协议。

10. SVG静止无功发生器要求模块自带小尺寸触摸屏，可进行参数设置、参数产看、状态查看、事件查看等操作。也可以外加7寸触摸屏式人机界面，可进行参数设置、状态查看、事件查看等操作，并能显示运行状况、系统负载电压电流功率等参数、装置输出电流、曲线图、柱状图故障报警等电能质量全界面信息。

11. SVG静止无功发生器要求能实现多台直接并联运行的平滑扩容。多台扩容时采用主从控制方式；多台静止无功发生器并联时，所有静止无功发生器应能共用一套电流互感器。

12. SVG静止无功发生器要求应独立于电网阻抗及系统阻抗之外，不受电网阻抗和系统阻抗变化的影响。

13. SVG静止无功发生器要求具有5种模式可以自行进行选择：无功优先、谐波优先、不平衡优先、电压为目标、固定无功模式。可以根据需求任意选择补偿模式。

14. SVG静止无功发生器要求在容量足够的情况下，静止无功发生器补偿无功之后，剩余容量也可以补偿谐波和三相不平衡。

15. SVG静止无功发生器要求能有效的抑制系统的闪变。当系统断电时，滤波器应自动断开。在系统恢复后，滤波器能自动恢复。具备快速、的故障自检功能，同时自动采取相对应的操作。

16. SVG静止无功发生器要求具有过流限制功能，采用可靠的限流控制环节，当系统中的无功或谐波电流大于低压静止无功发生器的治理能力时，装置能在自己的额定容量范围内限度的对无功或谐波进行补偿，维持正常工作。

17. SVG静止无功发生器要求采用强制风冷设计，散热风扇选用品牌风扇，确保能够长时间可靠稳定工作。

7核心技术要求

1. 投标SVG静止无功发生器核心开关器件IGBT的要求：采用德国威科或者英飞凌的第五代IGBT，较第四代IGBT开关频率更高、损耗更小，同时算法上采用的是并行运算技术，多核CPU并行计算，所以能够实现在更短的时间内完成控制算法。

2. 投标SVG静止无功发生器控制芯片要求采用全FPGA芯片： 采用美国Xilinx  SPARTAN 芯片，FPGA为硬件逻辑门编程，溢出等软件风险，死机，具有的可靠性。实现了多达36个DSP内核并行运算，等效运算速度达到当前串行运算DSP主力芯片的14倍以上。

3. 投标SVG静止无功发生器的等效开关频率要求：可达80kHZ，4 kHz电流环带宽的核心技术，可以实现更快的响应速度以及更高的可靠性。对干扰的抑制速度达到同行业其他产品的4倍以上，并且保护会更及时，在极恶劣电压失真度THDv下依然保持稳定工作。

4）投标SVG静止无功发生器的功率损耗要求：小于2.5%，有功损耗越大，设备发热就越严重，而电力电子设备，有50%的故障来自于内部发热导致电子件损坏，所以降低有功损耗非常重要。采用第五代IGBT达到降低开关损耗的作用。

5） 投标SVG静止无功发生器要求极静噪音：60dB，设备的噪音对于用户体验而言至关重要，噪音主要来自两个方面，一个是为了散热，空气从模块内流通所产生的声音以及风扇声音，如果损耗低，发热小，所以风扇噪音才会小。第二来自于电抗器的噪音，IGBT高频开关电流，使得电抗器出现噪音，开关频率越高，电抗器噪音越低。因为开关频率高，所以噪音可以小于60dB。

6）投标SVG静止无功发生器要求具备的功率密度：单模块100kvar，标准800*800*2200（宽*深*高）单柜可达600kvarA。更高功率密度可为用户节省占地面积、降低成本。