先导SVG正式技术协议.docx
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先导SVG正式技术协议
3×120吨转炉项目LF精炼炉35KV系统
动态无功补偿和谐波治理装置（SVG）技术协议
甲方：
河北钢铁集团九江线材有限公司
乙方：
天津市先导倍尔电气有限公司
河北钢铁集团九江线材有限公司（以下简称甲方）与天津市先导倍尔电气有限公司（以下简称乙方）经双方代表认真协商，就甲方大修改造工程3×120吨转炉项目LF精炼炉动态无功补偿和谐波治理装置项目达成如下技术协议：
一、系统设计方案
1.1系统参数及设备选型
1.1.1系统概况
1.1.1.1每套SVG挂接在对应的LF精炼炉本体35KV高压配电室，电压等级：
35KV50HZ三相;低压供电：
三相交流380V50HZ。
35kV母线侧最大短路电流27kA。
1.1.1.235KV主变参数：
220KV变电站主变有两台，在线用，型号相同。
额定容量：
100MVA
额定电压：
220KV/35KV
1.1.1.3LF精炼炉炉变参数：
LF精炼炉本体35KV高压配电系统主接线如附图
（一）。
LF精炼炉炉变参数：
额定容量18000kVA（允许长期超载20％），一次电压35kV，二次电压330～290～230V，二次电流35836A。
1.1.2补偿容量计算
精炼炉无功功率补偿容量的计算一般有两种方法：
一种是按照钢铁企业电力设计手册中有关计算办法，另一种是按照经验以电炉变压器的容量大小，不计量纲以百分数估算。
下面就这两种方法做简单地说明：
1.1.2.1按照钢铁企业电力设计手册中有关有关电炉的无功功率的计算办法，补偿容量的计算:
电炉从正常到三相工作短路状态的无功功率最大波动量，根据《钢铁企业电力设计手册》可知电弧炉无功功率最大波动量
式中n——电弧炉台数；
——第i台电弧炉平均融化视在功率，MVA；
——第i台电弧炉运行时平均功率因数；
——经验系数，与冶炼材料，运行工艺，过程和阶段有关，见附表
——三相不对称影响系数，见附表
，
在电弧炉不同的冶炼阶段取值不同，炼钢电弧炉可分成起弧期、融化期、精炼期。
由下式计算
=
式中
——第i台电弧炉三相工作短路时视在功率。
在第i台电弧炉三相工作短路时视在功率参数不全时，由于电炉变压器厂家规定长期运行不得超过1.2倍的额定值。
故将电弧炉的三相短路时的视在功率修正为
=1.2Sei
电弧炉不同冶炼阶段的
和
值
起弧期Ι
融化期Π
精炼期Щ
0.7
0.4
0.3
1.25
1.12
1.05
补偿容量
式中
——PCC点允许的最大电压波动值。
按照PCC点允许的最大电压波动值为2%，电弧炉的
和
值分别为0.7和1.25，精炼炉的
和
值分别为0.3和1.05。
因变压器及电网参数不全，计算过程复杂，不再做进一步描述。
1.1.2.2按照经验公式：
精炉的无功补偿容量为变压器容量40-50%（不涉及到量纲）已知电炉变压器的容量为18MVA，按45%计算，其补偿容量为：
45%×18=8MVAR
1.1.3设备选型：
选择补偿容量8MVAR。
补偿方案为直接高压的SVG的方式，SVG为±8Mvar（可以发8MVAR的感性无功和8MVAR的容性无功）功率因数达到0.95以上,电压波动小于3%。
选择设备型号：
XDSVG-L35/8-8/H。
SVG本身不产生谐波，只要滤除系统的谐波即可。
1.2SVG技术方案介绍
1.2.1SVG部分的设备组成：
控制柜——控制装置的运行、保护和监测；
功率柜——提供动态无功功率和谐波电流通路的大功率电力电子装置，采用链式换流器，也简称为换流链；功率部分冷却装置--采用强迫风冷装置；
启动柜——隔离开关、限流电阻、避雷器等；
连接电抗器——将装置接入系统的连接电抗器；
1.2.2SVG部分原理图
1.2.3控制柜
控制器采用柜式结构，表面采用静电喷塑工艺处理。
柜体选用优质“三防”产品，抗强电磁干扰能力强。
信号传输通道中用的光纤及附件是美国安捷伦公司的产品，可靠性高。
其它控制系统中的附件，如各类集成电路等都采用国外的知名公司产品。
控制柜内安装有SVG控制系统，包括：
控制器、脉冲发生器和脉冲分配器。
1、主控制器的基本构成
XDVAR系列SVG动态补偿装置采用了紧凑型机箱结构，强弱电分离，抗干扰能力强，并结合前插拔和后插拔的优点，维护方便。
下图描述了紧凑型机箱的设计方案，并给出了机箱操作面板的实际外观。
主控制器的基本构成图
主控制器安装于控制屏中，由主控机箱、PLC（可编程逻辑控制器）和触摸屏等几个主要部分组成，如图所示。
各部分功能如下：
1）触摸屏：
人机界面
2）PLC：
控制触摸屏的显示与操作，并完成滤波电容器组的投切控制。
其中一个RS485串口与主控机箱连接，另一个RS485口与触摸屏连接。
3）主控机箱：
由各功能板卡组成，完成核心的控制功能,采用6U21槽机箱。
2、控制器功能板卡
表1控制器板卡功能说明
名称
功能
数量
电源板
提供±12V电源
1
信号板
模拟、开关信号的处理
1
监控板
监测、计算、通信
1
主控板
核心控制器，核心算法
1
脉冲发生板
三相桥臂LINK的PWM脉冲信号产生，
1
GMLINK板
所有链节状态与控制信号的汇集处理器
1
MLINK1～11
向链节发送脉冲信号，并与链节进行通信。
11
3、控制器功能
1）现场参数设置功能
成套装置具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容可保存十年以上
而不丢失，不受停电和干扰信号的影响；
2）显示功能
本系统采用液晶显示器，具有友好的人机界面。
可提供如下功能：
可分别显示高、低压侧的电压、电流、功率因数、无功功率、有功功率；
Ø显示SVG装置的输出电流、无功容量；
Ø显示逆变器各个链节模块的工作状态；
Ø显示相应的高压断路器的通断状态；
Ø显示各类保护动作情况及故障告警等信息；
Ø显示冷却系统的工作状态；
显示历史事件记录
3）事件顺序记录
当各类保护动作或监视的状态发生变化时，控制器将自动记录事件发生的类型、相别及动作值，事件按顺序记录，可通过液晶进行查询，并以通讯方式远传。
动作次数可永久保存，即使掉电也不丢失。
事件的清除靠手工操作实现。
4）保护和闭锁功能
控制器具有CT断线检测及闭锁调节功能、控制器具有PT断线检测及闭锁调节功能；微机内部出现任何电路故障均不会有误动作输出。
电容器开关故障跳闸时，报警并闭锁微机控制器的无功出口。
当SVG发生故障时，SVG自动闭锁，并发出报警信息。
4、通讯功能
控制器具有和上位机通讯的标准化接口。
采用通讯管理机实现就地和远方通讯。
同时SVG具备与变电站综合自动化联网的功能，高压开关柜的合闸、分闸及状态监控在SVG的后台保护上实现。
可采用包括RS232C、RS485、以太网和Modem等多种通讯方式。
5、保护功能
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，如图7所示。
器件级保护的动作时限不超过10μs，在发现器件过流、过压或驱动信号异常时，能够迅速实施保护。
装置级保护的动作时限为500-1000μs，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5-2000ms，当发现系统失压、系统电压过高、冷却系统故障等异常工况时，便实施保护。
除了分级的保护策略外，控制单元为保护单元的后备保护，监测单元为控制单元的后备保护。
这样，分级分层的综合保护策略大大提高了装置的可靠性。
图7分级的保护策略
保护类型如下：
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。
6、远程监控系统
SVG动态补偿装置随机附带了功能强大的远程监控系统。
远程监控系统由监控终端和监控中心服务器组成。
监控终端位于SVG控制柜中，可实时采集运行现场的各项在线运行参数，如电压、电流、频率信号，各类开关量信号，故障扰动信号，保护闭锁信号等，并对现场运行的动态无功补偿装置的运行性能进行评估。
上述信号也可以通过Internet网络实时传输回中心服务器，由专职技术服务人员负责
分析，提供故障解决方案，并通过网络系统迅速排除故障，优化控制，达到数字化、网络化、智能化、远程化售后技术支持与服务的目的。
1.2.4功率柜（换流链）设计
功率柜参数：
额定频率：
50Hz
额定容量：
±8Mvar
额定电压：
35kV
容量调节范围：
从额定感性容量到额定容性容量连续可调
冷却方式：
风冷
平均损耗：
<0.4%
谐波特性：
<3%IN
响应速度：
不大于10ms
绝缘配合：
满足国标GB311.1-1997
IGBT：
原装进口优质产品
IGBT功率单元安装方式：
柜式
安装地点：
户内
1.2.4.1功率模块原理图
1）模块控制采用大规模FPGA芯片载波移相多电平空间矢量PWM控制策略，电路简单，抗干扰能力强，可靠性高；
2）采用自励起动技术，使得装置投入时冲击电流小；
3）模块面板共4个电气端子，4个光纤端子，接线简单，还设有若干状态及故障指示灯，方便维护及检修。
4）由IGBT组成的H桥电路输出的交流逆变电压相位和幅值可灵活控制，从而实现动态提供容性或者感性无功的功能。
5）模块参数:
模块型号：
VPM-180-1250
参数
参数值
说明
额定输出电压
1080V有效值
20个运行时1080V有效值
最大输出电压
1250V有效值
额定容性工况
IGBT容量
3300V/200A
2个EUPECFF200R33KF2C
直流电容器
650微法/2500V
额定输出电流
132A
散热器
铝散热器
1.2.4.2功率柜部分
SVG动态补偿装置采用了链式结构，将多个两电平H桥电路串联起来，达到电压叠加的目的。
与传统的多重化变流器技术方案相比，链式结构的SVG省略了多重化连接变压器，不但减小了占地面积，降低了装置成本，而且避免了多重化逆变变压器激磁回路中剩磁和饱和非线性导致的装置过电压和过电流。
在接入系统受到扰动时，链式电路可以分相进行控制以便更好地提供电压支撑作用。
不仅如此，采用链式结构的SVG还可以降低功率器件的开关频率，大大降低开关损耗。
每相功率柜3台,三相9台。
每相采用21个功率模块串联（星接），串联在一起的功率模块组成换流链，换流链通过12％的连接电抗器接入电网。
每相21个功率模块，2个是冗余模块。
SVG采用自励启动及链节自取电技术（专利技术），每个链节从自身和相邻链节取得控制电源，使得可以实现N+2冗余运行。
换流链的主要参数
参数
参数值
说明
额定换流链电压
35KV有效值
星接
每相链节数
21
2个冗余
三相连接电抗器
58.5mH
0.96MVAR
额定换流链输出电流
132A
允许1.1倍过载、1．5瞬时值动作
换流链平均总损耗
48kW
冷却方式
铝散热器
强迫风冷
1.2.5启动部分
启动部分结构简单，由电动隔离开关和电阻并联构成。
启动柜仅在SVG投运前投入工作，SVG投运后启动柜内隔离开关闭合，启动柜被旁路。
启动柜主要作用是限制SVG送电时每个链节上直流电容的充电电流，避免电流过大导致IGBT模块或直流电容损坏。
1.2.6SVG的连接电抗器1台
三相铁心串联电抗器，户内安装，电抗器的技术指标：
Ø产品类型:
干式。
Ø额定容量：
960KVAR
Ø额定频率：
50Hz
Ø额定电流：
132A
Ø额定电压：
35KV
Ø绝缘等级：
F
Ø过电流能力：
1.3倍额定电流长期运行。
Ø冷却方式：
空气自冷。
1.3成套装置接口及信号
1）35KV系统电流信号：
5A，精度0.5%，该电流来自用户35KV母线开关柜，包含负载.
2）35kV电压信号，（带零线，50VA，精度0.5%）；
3）DC220V直流电源，20A，供35kV开关操作；
4）380V交流电源，三相四线，10KVA，供控制系统使用。
二、生产、试验、调试和试运方案
2.1选型与检验
选择成熟可靠的器件，除了能够满足性能要求外，还考虑所选器件是否为现有市场广泛采用的、可靠性是否已经通过相关用户的严格考验、是否具备经济性等指标。
为选择合适的器件，特别是大功率电力电子器件，一般选择几家生产和销售规模大的厂家，比较相关的产品，调查市场的使用率和评价，严格按照性能和可靠性要求来选择器件。
所采用器件在产品使用前都要进行检验，以保证器件使用前的可靠性。
一般原厂包装完整的器件，进库房时只对照规格型号，而在出库房时对器件进行检验，保证器件是完好的。
对于散装进库房的器件，每一只都要进行检验，不合格器件不能入库。
对芯片的检验包括：
（1）检验采购芯片的型号、批次是否与采购订单一致。
（2）外观检验芯片型号的字迹要清晰不褪色、涂不掉；芯片腿应无修饰过痕迹、无断弯等不良现象。
（3）使用芯片检测仪检测芯片，包括对芯片进行逻辑功能在线、离线检测、VI曲线功能检验和TVDE功能检测。
2.2线路板生产与调试
先导电气的二次装置硬件是在成熟的硬件平台基础上研发完成的，有充分的质量保证，经过了长期实践的检验。
线路板生产线：
单板的生产线由SMT表面贴装，机器人焊接，涂敷，调试以及高温老化测试等部分组成。
调试生产线则大部分实现了生产自动化，生产效率高。
公司所有的半成品、成品和服务性CPU单板的调试及芯片固化程序工作都要在这条生产线上完成。
检测生产线主要担负着成品单板的检测工作，所有的CPU单板都要经过质检这道工序才可流到下道工序。
单板调试完毕，利用高温考机房对单板进行高温老化测试。
严格的生产、调试、检测和老化流程保证了单板的质量和可靠性，为装置的持续稳定运行奠定坚实的基础。
2.3链节等效运行试验
在出厂时，所有链节都要进行额定工况等效运行试验，以保证现场投运的快速性和运行的可靠性。
通过等效试验，可以确保链节在散热、电磁兼容等方面满足设计要求。
对实际工程的控制器进行闭环物理测试，加速现场投运试验；可对链式SVG控制器进行系统电压异常（突变、不平衡、频率和相位扰动）情况下的实时仿真试验，减少现场试验的时间、成本和风险。
试验采用背靠背的方法，即一个模块发容性无功另一模块发感性无功，可以实现模块在额定电压、额定电流的运行，可以做120%的的过载试验。
2.4控制器的等效仿真实验
控制器可以在仿真平台进行模拟现场情况进行仿真，如下图所示，可以对控制器进行检验。
2.5出厂检测
在所有产品出厂前，乙方检测中心需要对产品做全面的检测，以满足企业出厂的标准。
依据有关国家标准、相关行业标准和产品企业标准，检测中心制定了SVG动态补偿装置的检测方案，并根据检测方案对出厂的SVG动态补偿装置进行了质量检验。
出厂检测为整机额定电压全电流检测，在额定电压运行期间对装置进行功能检测，内容包括：
装置常规检查、装置绝缘检测、控制系统基本功能检测、装置等效温升检测和装置调节功能检测五方面。
2.6产品制造标准及规范：
静止型高压无功补偿技术要求需符合国家标准（GB）和和国际电工委员会标淮（IEC）以及电气和电子工程师协会（IEEE）的相关执行标准。
静止型高压无功补偿设备的各部份机械尺寸，公差符合国际标准化委员会标准（ISO），产品必须符合设计要求，符合国家规范要求。
2.7设备验收考核指标
SVG投入后P.C.C点考核指标（考核点为35KV母线）：
●35KV母线电压总畸变率≤2.6％参考标准GB/T14549-93
●35KV母线电压偶次畸变率≤2.4％参考标准GB/T14549-93
●35KV母线电压奇次畸变率≤1.2％参考标准GB/T14549-93
●35KV母线电压不平衡度≤2％参考标准GB/T14549-93
●35KV母线电压变动允许值：
变动频度>10次/h时，35KV母线允许电压变动≤3％（参考标准GB12326-2000），电压闪变Pst<0.6％
●35KV母线月平均功率因数≥0.95
2.8、SVG产品完全符合下列标准要求：
1）IEC146《半导体交流器》
2）IEC147《半导体设备的主要额定值》
3）GB/T3859.1-1993《半导体变流器基本要求规定》
4）GB/T7261-1987《继电器及继电器保护装置基本试验方法》
5）GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》
6）GB50054-95《低压配电设计规范》
7）ZBK45017-90《电力系统用直流屏通用技术条件》
8）LS（W）30-40-JT《电力系统用同控制直流电源柜技术条件》
9）NDGJ8-89《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》
10）DL/T459－2000《电力系统直流电源柜订货技术条件》
11）DL/T5044-2004《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规定》
12）DL/T5137-2001《电测量及电能计算装置设计技术规程》
13）部颁《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
14）GB3895-83《半导体电力交流器》
15）GB3797《电控设备·第二部分：
装有电子器件的电控设备》
16）IEC61000-4《电磁兼容性试验和测试方法》
17）GB/T13384-92《机电产品包装通用技术条件》
18）GB/T4892-1996《硬质直方体运输包装尺寸系列》
19）DL/T672-1999《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》
20）GB11920-89《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》
21）DL442-91《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》
22）GB50227-95《高压并联电容器装置设计规范》
23）GB11024《高电压并联电容器耐久性试验》。
24）GB11025《并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器》。
25）DL/T604-1996《高压并联电容器装置定货技术条件》
26）GB3983.2《高压并联电容器》
27）GB1985-89《交流高压隔离开关和接地开关》
28）GB10229-88《电抗器》
29）DL/T653-1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》
30）JB/T3840-1985《并联电容器单台保护用高压熔断器》
31）DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
32）GB/T11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》
33）GB1985《交流高压隔离开关和接地开关》
测试质量执行标准
1）GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
2）GB12326-2008《电能质量电压波动和闪变》
3）GB12325-90《电能质量供电电压允许偏差》
4）GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》
三、供货范围
3.1XDSVG-L35/8-8/H：
2套.
设备供货清单
序号
设备名称
型号规格
柜体尺寸（宽*深*高）
数量
单位
1
控制柜
SVGKZ-35D
另含就地控制箱3只每相一个（放功率柜旁）。
800*800*2200
1
台
2
功率柜
SVGGL-35D-8M
3相机架（共9台功率柜），含63个功率模块
9
台
3
启动柜
SVGQD-35D-8M
1
台
4
SVG连接电抗器（铁心）
35KV，960KVAR
1
台
5
高压开关柜
KYN61-40.5
1
台
特别说明：
1、每套SVG提供能充分满足设备冷却要求的工业冷风机（上海海立特、常熟银城产品）；
2、每套SVG提供35KV母线至高压开关柜、高压开关柜至SVG之间电缆（约50米）以及电缆中间和终端。
3、提供远方工作站（含连接光纤），甲方于配电楼内能够监视SVG系统的工作情况。
3.2主要器件、材料清单
3.2.1、功率模块元件清单：
VPM-180-1250型
序号
符号
型号
名称
数量
技术数据
生产厂
1
CD1
MF0：
2500V/655μF自俞、分段、金属化膜电容
直流电容
1
安徽铜峰
2
FF200R33KF2C
IGBT模块
2
200A,3300V
德国EUPEC
3
2SD315A-33
IGBT驱动
2
CONCEPT
4
散热器
1
5
控制板
1
6
其它
1
3.2.2、SVGGL-35D-8M功率柜
序号
符号
型号
名称
数量
技术数据
生产厂
1
FJ
R4D400
风机
1
德国依必安
2
VPM-180-1250
功率模块
6
自制
3
柜体及绝缘件
1
4
其它
1
3.2.3、SVGQD-35D-8M启动柜
序号
符号
型号
名称
数量
技术数据
生产厂
1
JCZ6-250/40.5
真空接触器
1
40.5KV250A
2
1.5KV/120欧/1000W
启动电阻
36
3
柜体
1
4
其它
1
3.2.4、SVGKZ-10D控制柜
序号
符号
型号
名称
数量
技术数据
生产厂
1
开关、继电器
施耐德
2
PLC
6ES7216
CPU
1
DC/DC/DC
西门子
3
CMP
PWS6600S-S
触摸屏
1
Hitech
4
PS2、PS3
WHA300-24
24V电源模块
2
自制
5
PS4、PS5
CONP5V30
5V电源板
2
自制
6
控制器
1
自制
7
分相控制器
3
自制
8
柜体
1
9
其它
1
3.2.5、高压开关柜
序号
符号
型号
名称
数量
技术数据
生产厂
1
ZN85-40.5
真空断路器
1
手车式、内触头梅花瓣、630A。
2
LCZ-35
电流互感器
3
300/5
3
CSC200
综保
1
北京四方继保
4
HY5WR-51/134
避雷器
3
5
JN12-40.5630/3P
接地开关
1
6
柜体
1
四、双方分工
4.1乙方负责整套SVG系统（包括35KV进线及土建施工图）的设计、制造、设备供货及安装、调试等全部工程。
4.2甲方为乙方提供电源、用水及有关资料。
4.3甲方
升级会员 