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SVG投标文件纯技术

SVG投标文件（纯技术）

1、技术方案

第1章企业简介

1.1、工厂简介

荣信〔rxpe〕是国家进展打算委员会设专项资金建设的专业从事节能、安全大功率电力电子成套装置研究开发、系统设计、装备制造和客户服务的国家级高新技术企业。

荣信电力电子股份〔简称：

荣信股份，代码：

002123〕作为中国电力电子技术领域第一支股票从2007年3月28日开始在深圳证券交易所挂牌交易，为深交所中小板100指数成份股、泰达环保指数成份股。

公司总部坐落于辽宁省鞍山国家高新技术产业开发区，占地面积120000m2，建筑面积90000m2，厂房面积70000m2，办公面积20000m2。

拥有工程技术人员500余人，其中有外国常驻专家5人，教授级高级工程师5人，副教授级高级工程师9人，博士及博士后25人，硕士研究生40人，工程师416人。

自1998年起获得了国家发改委支持的SVC国家高技术产业化示范工程等4项国家高技术产业化重点专项，5项国家科技部国家重点新产品，5项国家科技部国家科技创新基金项目，1项铁道部节能示范项目。

2007年获得了〝十一五〞国家科技支撑打算«电力电子关键器件及重大装备研制»重点项目——中高压、世界最大容量±200MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器研制。

荣信是2007年国家科技部认定的〝国家火炬打算重点高新技术企业〞和2005年度国家发改委、信息产业部、商务部、国家税务总局联合认定的〝国家规划布局内重点软件企业〞。

差不多建立了良性循环的创新战略治理机制，具有原始创新能力。

发起、起草和制定了第一部SVC产品国家标准，已获得40余项国家专利和10项软件著作版权。

目前已成为安全、节能大功率电力电子专业的领先者，整体实力居国内同行业之首。

在以下领域拥有全部自主知识产权，包括高压静止无功发生器〔SVG〕、高压静止型动态无功补偿装置〔SVC〕、高压大功率电机变频调速装置〔HVC〕、高压有级变频起动系列〔VFS〕、智能型瓦斯排放器〔MABZ〕、大型煤矿瓦斯安全监控与排放自动化成套系统〔RGM〕等多个系列高科技产品。

精心建筑的，世界一流、具有国际先进水平的电力电子装备制造基地和技术试验研究中心，包括中国唯独SVG高压全载试验检测中心〔66kV/16000kVA〕、HVC高压全载试验检测中心〔10kV/2×4000kW〕、等效全工况试验装置、冲击电压发生器、步入式交变温湿度试验室、电力系统动模试验装置、RTDS数字实时仿真系统、EMC测试设备等，可承担电力电子领域最复杂及最前沿的试验研究。

目前已承接业务为生产能力的50％，尚可承接50％的生产任务，能够承接本项目SVG。

已具备年产200套高压静止无功发生器〔SVG〕；300套高压动态无功补偿装置〔SVC〕；2000台智能瓦斯排放装置〔MABZ〕；300套高压变频装置〔HVC〕；200套高压有级变频起动系列〔VFS〕的生产能力。

SVG各项技术指标达到国际先进水平，性能价格比明显优于同类产品，在中国已全面替代进口并出口意大利、缅甸、泰国、越南等国家和地区。

产品连续成功地应用于多家供电系统区域变电站、大中型冶金企业、煤炭系统变电所、电铁牵引变电站，为用户解决了困扰企业生产多年的难题。

依靠公司雄厚的技术力量，荣信公司从2005年底就着手研发高压大容量的SVG。

2006年，由荣信公司自行研制的以美国TI公司的TMS320F2812型DSP为核心操纵器的SVG试验平台顺利完成。

2007年，荣信公司研制的国内首台应用于牵引变流站的SVG投入运行。

在此基础上，依靠公司的技术储备和联合攻关，荣信目前已有多套高压静止无功发生器SVG装置已投运或正在现场安装调试。

专门是2007年，荣信作为主承担单位获得了〝十一五〞国家科技支撑打算«电力电子关键器件及重大装备研制»重点项目——中高压、世界最大容量±200MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器研制。

荣信愿与国内外闻名研究机构和电气公司进行紧密的学术联系和技术合作，并与宽敞客户一道以先进的技术、优质的产品、永恒的服务，为国家建设节约型社会；为冶金、电力、煤炭、电气化铁路、有色冶金、石油化工等行业的节能降耗、安全生产和洁净电网做出奉献；为中国经济的长期可连续进展做出奉献。

1.2、SVG产品进展概况

作为静止型动态无功补偿的新一代产品，SVG在响应速度、稳固电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减小占地面积等多方面具有更加优越的性能。

依靠公司雄厚的技术力量，荣信公司从2005年底就着手研发高压大容量的SVG。

2006年，由荣信公司自行研制的以美国TI公司DSP为核心操纵器的SVG试验平台顺利完成。

2007年，荣信公司研制的国内首台应用于牵引变流站的SVG投入运行。

目前，荣信生产的百余套SVG差不多在电网、轨道交通、冶金、煤矿、风电、石化等行业广泛应用，其技术先进性和运行可靠性均得到了用户的高度认可。

荣信公司目前已拥有SVG产品相关的21项核心专利与9项软件著作权。

2007年11月，受国家科技部的托付，荣信公司又承担了〝十一五〞国家科技支撑打算«电力电子关键器件及重大装备研制»的重点项目——中高压、百兆伏安级链式及多电安静止变流器及静止补偿器〔SVG〕研制。

该项目的装置直挂电压等级为35kV，容量为200MVA，两者均为世界第一。

该项目估量于2020年末在中国南方电网公司投运。

该项目完成后，将大大提高我国电网的稳固水平，为我国电网的无功、谐波、电网稳固等问题提供有效的整体解决方案。

2020年3月，受国家科技部的托付，荣信公司又承担了国家科技支撑打算«中国高速列车关键技术研究及装备研制»的重点项目——高速铁路供电系统综合补偿及谐波抑制〔SVG〕技术。

该项目的装置直挂电压等级为27.5kV或55kV，容量为20MVA，在该领域处于世界领先水平。

该项目完成后，将大大提高我国高速铁路和重载铁路牵引供电系统的稳固水平，为我国电气化铁路的无功、谐波、电网稳固等问题提供最有效的整体解决方案。

荣信公司集各方之所长，技术力量雄厚，具有全方位研究、设计、制造及检测能力，并与国内外闻名研究机构及电气公司有着紧密地学术联系和技术合作，本公司的众多优秀技术人员愿与宽敞用户的专家们一道努力，以先进的技术和优质的产品，致力于中国的电网稳固和纯洁工程，为各工矿企业及电力部门的节能降耗和安全生产做出奉献。

第2章荣信公司的优势及其生产的SVG技术特点

荣信公司在国内SVG领域，应用业绩最多，技术最成熟可靠，是替代进口的主力军，是国家级SVG生产制造基地。

2.1、公司优势

●已成功实施了百余套SVG项目，可最大限度地确保系统的安全、可靠性；

●开创了利用SVG进行区域电网负序电流、谐波电流治理的先河，为我国同类工程的建设积存了宝贵体会；

●建有具有国际先进水平的、国内唯独的SVG装置高压全载试验中心，确保SVG设备的可靠性，并缩短了现场调试时刻；

●是国家进展打算委员会为加快中国在SVG领域的国产化和国际化进程，替代进口，立专项资金建设的国家高技术产业化示范工程；

●荣信公司承担了多项国家SVG的重大项目。

2007年，荣信公司作为主承担单位承担了国家科技部的科研项目——200Mvar变流器的研制及其产业化推广；

●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；

●是国家引进外国智力重点企业，聘有多名外国权威技术专家驻华工作；

●是国内制造周期、现场调试时刻最短的动补装置生产企业；

●是规范化的股份制企业，治理完善，资产优良，有较强的经济实力，可确保项目的顺利实施。

2.2、技术特点

●本项目设计选用成熟、可靠、先进、有用的，基于DSP全数字操纵系统的SVG新型电能质量补偿装置。

要紧元器件选用国外闻名公司的进口产品，IGBT、IGCT或IEGT采纳原装进口优质组件，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；

●我公司具有全国唯独的SVG全载试验中心，设备出厂前进行高压全载试验，保证设备运行的可靠性，大大缩短了现场调试时刻；

●在国内同行业领先采纳全球远程监控系统，可为用户随时提供在线诊断、提示服务，提高了设备的长期可靠运行率；

●产品生产贯彻ISO9001质保体系，所有元器件均通过严格选择，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〔－10℃～＋55℃〕，电路板焊接采纳无铅热风回流焊机和无铅双波峰焊机；

●荣信公司采纳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运算，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；

●操纵系统采纳基于DSP的全数字操纵系统；

●监控系统采纳一体化工作站，人机界面友好，方便用户使用和爱护。

第3章SVG总体说明

3.1操纵原理说明及框图

3.1.1供电系统结构

一样电力系统用户负荷吸取有功功率

和无功功率

图3.1简单的负荷连接

电源提供有功功率PS和无功功率QS〔可能为感性无功，也可能是容性无功〕，忽略变压器和线路损耗，那么有

，

。

没有足够无功补偿的电网存在以下几个问题：

1〕电网从远端传送无功；

2〕负荷的无功冲击阻碍本地电网和上级电网的供电质量；

3〕负荷的不平稳与谐波也会阻碍电网的电能质量；

因此，电力系统一样都要求对用电负荷进行必要的无功、不平稳与谐波补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量。

3.1.2SVG用于补偿无功

图3.2带有SVG无功补偿装置的系统

假设负荷消耗感性无功〔一样工业用户差不多上如此〕QL，现在操纵SVG使其产生容性无功功率，并取QSVG=QL，如此在负荷波动过程中，就能够保证：

QS=QSVG-QL=0。

假如对电网等比较复杂的补偿对象而言，当需要向电网提供感性无功时，能够通过对SVG的操纵，使其产生感性无功功率，并取QSVG=QC，如此在负荷波动过程中，仍旧能够保证：

QS=QSVG-QC=0。

此外，SVG在补偿系统无功功率达同时，几乎不产生谐波。

更重要的是，SVG还能够对系统的谐波、不平稳等电能质量问题进行多功能综合补偿，实现有源滤波〔APF〕的功能。

3.1.3SVG用于有源滤波

图3.3差不多原理图

有源滤波器的差不多思想如图3.3。

谐波源一样为非线性负荷，如整流器、带有整流环节的变频器及大量带有开关器件的设备等，产生谐波电流

；供电系统一样为被爱护对象，也即要达到最终流入或流出系统的电流是谐波含量极少的正弦波，有时还有功率因数要求；有源滤波装置表现为流控电流源，它的作用是产生和谐波源谐波电流有相同幅值而相位相反的补偿电流

，来达到排除谐波的目的。

与无源滤波装置相比，有源滤波器是一种主动型的补偿装置，具有较好的动态性能。

3.1.4SVG的差不多原理

所谓SVG〔StaticVarGenerator〕，确实是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。

图3.4SVG与系统的连接示意图

设电网电压和SVG输出的交流电压分别用相量

和

表示，那么连接电抗X上的电压

即为

和

的相量差，而连接电抗的电流是能够由其电压来操纵的。

那个电流确实是SVG从电网吸取的电流

。

假如未计及连接电抗器和变流器的损耗，SVG的工作原理能够用图3.5a）所示的单相等效电路图来说明。

在这种情形下，只需使

与

同相，仅改变

幅值大小即能够操纵SVG从电网吸取的电流是超前依旧滞后90︒，同时能操纵该电流的大小。

a〕单相等效电路b〕相量图

图3.5SVG等效电路及工作原理〔未计及损耗〕

SVG详细的工作模式及其补偿特性如表1所示。

表3.1SVG的运行模式及其补偿特性说明

采纳直截了当电流操纵的有源滤波型中压SVG的工作原理如图3.6所示。

从图中能够得出式

（1），即电源电流

是负载电流

和补偿电流

之相量和。

假设负载电流

中含有基波正序电流〔包括基波正序无功电流

和基波正序有功电流

〕、基波负序电流

和谐波电流

，如式

（2）所示。

图3.6采纳直截了当电流操纵的静止无功发生器的工作原理

（1）

（2）

为使电源电流

中不含有基波正序无功和基波负序电流，那么需要操纵SVG输出电流

满足式（3）。

如此电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式（4）所示。

（3）

（4）

因此，要想达到补偿目的，关键是操纵SVG输出电流

满足式（3）。

从SVG工作原理的描述能够看出，假如要使SVG在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使SVG输出相应的谐波电流即可。

因此，从那个意义上说，SVG能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。

3.1.5SVG的优势

通过上一节对SVG原理的描述能够明白，SVG能够依照负载特点和工况，自动调剂其输出的无功功率的大小和性质〔容性或者感性〕。

因此，从本质上讲，SVG能够等效为大小能够连续调剂的电容或电抗器。

SVG是目前最为先进的无功补偿技术，其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。

它不再采纳大容量的电容、电感器件，而是通过大功率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，SVG较传统的无功补偿装置有如下优势：

（1）响应时刻更快

SVG响应时刻：

≤5ms。

传统静补装置响应时刻：

≥10ms。

SVG可在极短的时刻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能够胜任对冲击性负荷的补偿。

（2）抑制电压闪变能力更强

传统无功补偿装置对电压闪变的抑制最大可达2:

1，SVG对电压闪变的抑制能够达到5:

1，甚至更高。

传统无功补偿装置受到响应速度的限制，其抑制电压闪变的能力可不能随补偿容量的增加而增加。

而SVG由于响应速度极快，增大装置容量能够连续提高抑制电压闪变的能力。

（3）运行范畴更宽

SVG能够在额定感性到额定容性的范畴内工作，因此比传统无功补偿装置的运行范畴宽专门多。

更重要的是，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。

而传统无功补偿装置输出的无功电流与电网电压成正比，电网电压越低，其输出的无功电流也越低，因此对电网的补偿能力也相应变弱。

这是传统无功补偿装置技术本质的缺点。

（4）补偿功能多样化

使同一套SVG装置，能够实现不同的多种补偿功能：

✧单独补偿负载无功

✧单独补偿负载谐波

✧单独补偿负载不平稳

✧同时补偿负载无功、谐波和不平稳

因此，SVG具有强大的补偿功能。

（5）谐波含量极低

荣信SVG采纳了PWM技术、多电平技术和多重化技术，不仅自身产生的谐波含量极低，还能够对负载的谐波和无功进行补偿，实现有源滤波的功能，真正做到多功能化。

（6）占地面积较小

由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件，SVG的占地面积通常专门小。

3.2SVG系统的组成及操纵原理

3.2.1SVG系统组成〔例如〕

图3.7SVG组成示意图

图3.8SVG功率单元组成示意图

3.2.2SVG操纵系统的差不多组成

对SVG而言，常见的是恒无功功率操纵方法。

对采纳直截了当电流操纵的恒无功功率操纵方法框图如图3.9所示。

图3.9SVG操纵系统的示意图

3.2.3恒无功操纵

SVG连接到系统中，通过操纵SVG输出电流的幅值与相位来决定从SVG输出的无功的性质与大小QSVG，SVG输出的无功与系统负荷无功相抵消，只要Qs〔系统〕=QL〔负载〕-QSVG=恒定值〔或0〕，功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。

最重要的是精确运算出负载中的瞬时无功电流。

采集的进线电流及母线电压经运算后得出要补偿的无功功率，运算机发出触发脉冲，光纤传输至脉冲放大单元，经放大后触发IGBT，获得所补偿的无功电流。

第4章SVG系统设计原始资料

4.1系统概况

谢桥煤矿在工业场地设1座110kV变电所，装备3台31500kVA、110/35/6.3kV三卷主变，全矿最大负荷约为33000kW。

当前本变电所自然功率因数0.7。

目前谢桥煤矿变电所三段6kV母线每段各有一套SVC，设备容量均为12.4Mvar；

、

段的SVC为08年安装的产品，

段的SVC为05年前投运的老产品，本次改造是将

段母线的SVC设备更换为SVG。

正常时工业场地变电所3台主变为分列运行，但存在长期两两并列运行的可能，动补设备应能适应这两种运行方式。

110kV母线的最小短路容量为308MVA，最大短路容量为707MVA。

6kV母线的最小短路容量为118MVA，最大短路容量为150MVA。

4.2自然情形

1．谢桥煤矿位于安徽省颖上县东北部，距颖上县城约20km距淮南市约70km。

隶属淮南矿业〔集团〕有限责任公司

2．环境条件：

年平均空气压力101.3kPa，年最低空气压力97.0kPa；

海拔：

0km；

最高日平均气温35℃，年平均14.1℃，最高温度41.2℃，最低温度-22.8℃；

最湿月月平均最大相对湿度95%；

地震烈度：

6度；

有少量粉煤尘。

4.3负荷参数

6kV母线的要紧负荷如下：

主井绞车：

装备2套提升机，各配1台3200kW的同步电动机，电控系统为晶闸管交～交变频供电装置。

矸石井：

装备1套提升机，配1台1700kW的直流电动机，电控系统正常运行为12脉动晶闸管直流电控装置，故障运行为6脉动晶闸管直流电控装置。

其他：

本段6kV母线上还运行10000kW〔不含谐波源负荷〕自然功率因数为0.75的感性无功负荷。

第5章方案设计

5.1矿业系统中SVG的作用

5.1.1电机、整流负载对电网电能质量的阻碍

整流负载，由于电力电子器件的非线性和波形非正弦的特点，由电力电子器件组成的整流设备的电源侧〔网侧〕的电流不仅含有基波，还包含丰富的谐波，其注入电网的谐波电流分为特点谐波和非特点谐波两类。

非特点谐波在理想状态下不存在，但由于整流机组（或系统）间负载不均衡，交流侧三相电压或阻抗不对称等，那么产生非特点谐波。

整流系统在整个运行期间功率因数偏低，这些都会给电网的运行和效率带来不良的阻碍，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的阻碍甚至危害。

随着由电力电子器件组成的整流装置的广泛应用和容量的不断增加，上述给公用电网和其他用电设备带来的不良阻碍〔有人称之为电网污染或公害〕日益显著。

因此，在设计或构成一个整流系统时，必须考虑谐波治理及无功功率补偿的问题。

综上所述，整流设备对电网的不利阻碍要紧表现在：

—平均功率因数低

—产生谐波电流

谐波电流在各个方面对设备都有一定的阻碍：

1〕谐波对供电变压器的阻碍

谐波对供电变压器的阻碍要紧是产生附加损耗，温升增加，出力下降，阻碍绝缘寿命。

2〕谐波对旋转电机的阻碍

谐波对旋转电机的要紧阻碍是产生附加损耗，其次产生气械振动，噪声和谐波过电压。

3〕谐波对电缆及并联电容器的阻碍，当产生谐波放大时，并联电容器，将因过电流及过电压而损坏，严峻时将危及整个供电系统的安全运行。

4〕谐波对变流装置的阻碍

交流电压畸变可能引起不可逆变流设备操纵角的时刻间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳固，而对逆变器那么可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。

5〕谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。

6〕谐波对继电爱护自动装置和运算机等也将产生不良阻碍。

5.1.2改善矿业系统变电站运行性能的措施

除了合理的进行规划设计外，有必要采取改善变电站运行性能的有效措施。

降低各种负载对电网的阻碍，除了合理选择接入电网的地点和方式，增加接入点的短路容量外，改善矿业系统变电站的运行性能有两个差不多的途径，其一是选用性能优良的各种无谐波高功率因数的高、低压变频器和配套电机等；其二是在现有的变电站的基础上，通过装设灵活的调剂装置来改善系统的运行性能，如动态的无功调剂装置〔SVG〕等。

5.1.3加装SVG的必要性

无功问题和谐波问题都会给电网的运行或效率带来不良的阻碍，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的阻碍甚至危害。

当消弧线圈调谐不当和系统对地电容处于串联谐振状态时会引起中性点电压过高，而且会对上述无功问题和谐波问题进一步放大〔电容器的应用也可能导致谐波放大现象〕，从而引起三相对地电压严峻不平稳，会对电气设备的安全运行造成极大的威逼。

因此系统必须考虑加装快速的无功功率补偿装置，以滤除谐波，平稳无功的波动。

静止无功发生器〔SVG〕能够快速平滑调剂无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。

在系统发生短路故障情形下，SVG的动态无功调剂能力能够加快故障切除后内部工况的复原过程；在负载变化情形下，SVG能够使变电站的电压波动明显降低，对工艺设备及变电站安全运行和稳固电能质量均有专门好的作用。

5.2方案设计

将原有SVC改造成SVG要紧需要考虑两方面的问题，一是通过补偿无功功率，提高功率因数，抑制电压波动；二是考虑滤波容量，因为SVC是依靠FC进行无源滤波，不需要占用容量，而SVG是有源滤波设备，需要留有相应的滤波容量。

两方面的问题具体分析如下。

5.2.1无功功率补偿容量

依照我公司2010年10月20日至21日对该母线的测试可知，目前已有补偿容量为12.4Mvar的SVC，已将平均功率因数补偿到0.97〔如图5.1〕，满足用户要求；母线的最大无功冲击为2.33Mvar，而6kV母线的最小短路容量为118MVA，国家承诺的电压波动为±2%，对应的无功波动量为±2.36Mvar，因此，无功波动也满足国家标准。

因此就补偿无功功率而言,12.4Mvar的容量正好，无需增减。

图5.1已有SVC补偿后母线的功率因数

图5.2已有SVC补偿后母线的无功波动

5.2.2谐波补偿容量

1.谐波电流叠加原那么

依照国家标准«电能质量公共电网谐波»GB/T14549－93，先运算每台电机的谐波发生量，然后对多个谐波源的同次谐波电流进行迭加运算。

同次谐波电流相位角确定时采纳下式进行运算：

In=

式中：

I1n为第一个谐波源的n次谐波电流

I2n为第二个谐波源的n次谐波电流

θn两个谐波源谐波电流之间的相位角

相位角θn不能确定时：

In=

表5-1叠加系数Kn取值

>13

偶次

1.62

1.28

0.72

0.18

0.08

2.负荷产生的谐波电流

依据我公司10月20日-22日对负荷的测试，综合测试结果及仿真运算结果，并依照谐波电流叠加原那么得出6kV母线的谐波电流值为：

表5-26kV母线的谐波电流值

谐波次数

谐波值〔A〕

6.79

6.08

5.35

38.9

11.4

18.9

6.21

3.2

谐波次数

谐波值〔A〕

8.22

51.4

8.96

35.1

2.09

4.97

2.41

5.56

谐波次数

谐波值〔A〕

2.91

5.38

3.25

1.84

2.22

6.4

1.02

6.6

依照以上各次谐波电流值，运算出谐波电流总有效值为：

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