（一）產品概述

無功功率問題在電能的發、送、配、用四個環節中普遍存在，并對電力系統穩定運行有重要影響。目前，配電網廣泛應用的無功補償裝置仍然以機械開關投切電容器和靜止無功補償器（SVC）為主，SVC雖然具有動態調節輸出容量的能力，但是其本質上仍然是無源型的設備，補償特性難以滿足配電網無功補償的技術需要，且設備占地面積很大，運行損耗也比較高。

靜止無功發生器（SVG）作為最新一代的無功補償產品，在補償效果、功率密度和運行效率等技術指標上具有傳統無功補償設備無法比擬的優勢，是目前解決配電網尤其是快速變化的電網無功補償問題最佳的技術手段。

智光電氣多年來專注于大功率電力電子產品和自動化產品的研發和應用，具備深厚的技術積淀和經驗積累，通過與清華大學、浙江大學的合作，成功研制出了高性價比的新一代高壓動態無功補償裝置ZG-dSVG。這種新型裝置可用于變電站、新能源發電、電氣化鐵路、冶金、礦山等領域，為電網或用電負荷提供快速的動態無功補償和諧波抑制，可有效提高電網電壓暫態穩定性、抑制母線電壓閃變、補償不平衡負荷、濾除負荷諧波及提高負荷功率因數。

（二）ZG-dSVG原理構成 

ZG-dSVG高壓動態無功補償裝置選用全控型器件IGBT作為核心元件，以瞬時無功理論為基礎，集電力電子技術、微機控制技術、光電觸發技術于一體，是目前最先進的高壓動態無功補償裝置。

自換相橋式電路通過電抗器并聯在電網上，調節自換相橋式電路輸出電壓的幅值，就能控制裝置注入電網的電流，從而控制該電路吸收或發出無功功率，實現動態無功補償。

ZG-dSVG高壓動態無功補償裝置的主回路采用功率單元級聯結構，也被稱為直掛型鏈式SVG。ZG-dSVG按照系統構成分為：進線柜、啟動柜、功率柜及全數字化控制系統。

ZG-dSVG 裝置原理圖

1、主回路

ZG-dSVG主回路包括進線柜、啟動柜和功率柜。進線柜內裝有隔離開關K1、真空接觸器（斷路器）J1、J2，啟動柜內裝有預充電限流電阻R和連接電抗器L，功率柜內裝有換流鏈（Link），換流鏈（Link）通過完全相同的功率單元體（Cell）級聯而成，功率單元體（Cell）內又包含直流支撐電容Cd和IGBT構成的換流電路。

1）預充電限流電阻R

預充電限流電阻R能有效限制裝置啟動前的預充電電流，保護IGBT和直流支撐電容不會損壞。該電阻具有極大的熱容量，可在短時間內反復承受沖擊電流。

2）連接電抗器L

換流鏈（Link）通過連接電抗器L接入電網，該電抗器將換流鏈（Link）的輸出電壓轉化為電流注入電網，同時平滑換流鏈（Link）產生的紋波。該電抗器采用優質材料和低磁密設計，具有高線性度、低損耗和抗諧波的特點。       

3）換流鏈（Link）

功率單元體（Cell）串聯而成的換流鏈（Link）是ZG-dSVG的核心部件，單臺功率單元體（Cell）將直流電壓轉化為交流電壓，功率單元體級聯后疊加形成輸出的高電壓。
根據裝置接入點電網的電壓等級，ZG-dSVG每相換流鏈（Link）級聯的功率單元體（Cell）數量不同，如10kV系統每相換流鏈（Link）通常由10~12個功率單元體（Cell）級聯而成。 2、控制系統

2、ZG-dSVG控制系統

包括主控制器、功率單元驅動板、輔助控制電路、人機界面及后臺監控系統。控制系統中采用的核心元器件，如數字處理器DSP、現場可編程邏輯門陣列FPGA、光纖頭、IGBT驅動模塊等均為國外原裝進口，可靠性已在長期應用中得到了的檢驗。

1）主控制器

主控制器由各個功能板卡組成，完成交流信號采集、開關量控制、PWM脈沖分配、狀態檢測和系統保護等工作。

2）功率單元驅動板

功率單元驅動板安裝在功率單元內，通過光纖與主控制器相連，將控制信號轉化為IGBT的驅動信號，同時反饋功率單元的狀態。

3）人機界面

ZG-dSVG采用液晶觸摸屏，具有完備的數據顯示、信息存儲和歷史查詢功能。友好的界面設計保證運行人員可以安全、便捷的操作設備。

（三）ZG-dSVG技術特點及試驗條件

■ 功能全面 

1、控制目標多樣

ZG-dSVG具備多種工作模式：恒定無功電流、恒定無功功率、恒定母線電壓、恒定功率因數，每一種模式均可以按照用戶要求進行設置和整定。 

2、綜合治理能力強

ZG-dSVG不僅能補償基波無功，同時兼有低次諧波抑制和不平衡補償功能。

■ 技術領先

1、自動重啟功能（專利技術）

ZG-dSVG能夠實時監測電網狀態，避免電網短時故障或外部干擾停機后導致裝置永久停機，大大加快裝置的恢復速度，提高裝置運行的長期穩定性。

2、多臺并列運行技術（專利技術）
針對超大容量應用和分段母線補償而開發的專利技術，能有效提高系統運行的可靠性，完美解決母線運行方式變化時并列運行的協調問題。

■ 性能優異

1、動態響應速度快

ZG-dSVG具有4ms以內的動態響應速度，因而對快速的沖擊負荷具有更好的補償效果，對閃變也有更好的抑制效果。

2、諧波特性優異

ZG-dSVG是有源型設備，輸出電流是完全可控的，在補償無功時輸出電流畸變率在2%以內。

3、運行效率高

ZG-dSVG采用低損耗全控型功率器件，優化的CPS-SPWM控制算法，在保證性能的同時將裝置的損耗控制在最小，裝置效率可達99％。

■ 使用方便

ZG-dSVG具備戶內柜式、戶外箱式兩種安裝方式，具有結構緊湊，接線簡單，便于維護等優點，尤其滿足城市配電網靈活多變的安裝需求。

ZG-dSVG完備的出廠實驗條件

嚴格的出廠測試是高壓無功補償裝置可靠性與穩定性的重要保障，智光電氣具備完善的高壓無功補償裝置試驗條件。

- 大功率電能質量控制研究實驗室——嚴格按照國際化標準建造，實現50MVAR容性與感性無功滿載動態試驗；

- 電氣控制與電力節能工程研究開發中心——由廣州市科技局授牌成立，珠三角地區在該領域的研究、開發、實驗基地；

- 電氣控制裝置性能檢測實驗室——保證產品的研發功能、性能與制造工藝；

- 電磁兼容實驗室——更大限度的保證電子產品及器件的穩定性能及品質；

- 特種電抗器研究實驗室—--設施先進，實現電抗器全面的性能檢驗。

（四）ZG-dSVG應用領域

ZG-dSVG系列高壓動態無功補償裝置具有響應速度快、運行范圍寬、占地面積小、補償功能多樣和滿足各種電壓等級與容量要求等優點，可廣泛應用于電力配電系統和大型工業配電系統的動態電壓控制和電能質量改進。

◆ 電力配電網（35 kV /10kV) 

現場特點：

1、多臺主變并列，運行方式會發生變化。

2、發生故障后電壓恢復速度較慢。

3、必須與變電站VQC或區域AVC協同工作。

ZG-dSVG解決方案：

配備上層控制系統，將交流采樣、母聯開關狀態檢測、開關柜斷路器狀態檢測以及數據通信等放在上層控制系統內進行處理。上層控制器根據本地控制策略或遠方調度命令實時計算SVG的輸出容量，通過光纖將指令下發，SVG本體僅需要完成上層控制器的指令，同時反饋裝置狀態即可。

◆ 風力發電場

現場特點：

1、地處偏遠，電網偏弱。

2、電壓質量直接關系到經濟效益和安全生產。

3、低電壓穿越能力亟待提高。

ZG-dSVG解決方案：

1、提供大容量和超大容量ZG-dSVG，以高壓母線電壓作為控制目標，有效抑制電壓波動。

2、ZG-dSVG具有優異的低電壓運行特性，對改善風電場低電壓運行能力有顯著作用。

◆ 電力牽引供電系統

現場特點：

1、負序分量比重較大。

2、供電電網為單相27.5kV系統。

3、交、直流混合系統，諧波含量大。

ZG-dSVG的解決方案：

1、提供單相27.5kV 的ZG-dSVG。

2、ZG-dSVG具備綜合補償能力，在補償無功的同時兼顧不平衡補償和有源濾波功能。

◆ 沖擊性大型工業負荷

現場特點：

1、負荷快速變化，對電網造成強烈沖擊。

2、無功波動造成的損耗很大。

3、功率因數難以達標。

ZG-dSVG的解決方案

1、ZG-dSVG具有4ms以內的動態響應速度，可以滿足對任意負載進行治理的速度要求。

2、以母線功率因數作為控制目標，實現任意時刻高功率因數運行。

（五）ZG-dSVG規格型號

ZG-dSVG系列高壓動態無功補償裝置的產品分類如下：

示例：額定電壓為10kV，額定補償容量為±10000kVar的系統，12級H橋級聯拓撲方式，采用“一”字型排列戶內安裝，控制程序版本為A10型，其型號可表示為ZG-dSVG-12H 10000/10Y-A10。

ZG-dSVG 成套裝置布置圖

說明：

1、以上ZG-dSVG 6kV/10kV系統全部為鏈式級聯結構，35kV以上可以采用鏈式級聯結構，也可以采用10kV級聯配合升壓變壓器方式。

2、以上ZG-dSVG全部按照風冷和鐵芯電抗器進行設計，額定電流在600A以上的系統推薦空芯電抗器，柜體尺寸將有所變化。

3、以上ZG-dSVG的尺寸均為戶內柜式，每一種規格均可以設計為戶外箱式。

4、產品在不斷改型中，以上數據敬請參考，本公司保留修改和更新的權力。

5、ZG-dSVG全系列產品接受用戶定制。

（六）ZG-dSVG典型案例

應用案例一

項目名稱：華電集團某風電場

補償容量：-8MVar~+15MVar

系統電壓：35kV

項目特點：海拔3500米（國內海拔最高的風電場）

系統構成：8MVar SVG + 7MVar FC

補償方案：

（1）以35kV母線電壓或者110kV入口功率因數作為控制目標。

（2）電容器組可以投切，補償范圍從-8MVar~+15MVar連續可調。

應用案例二

項目名稱：廣東電網某供電局

補償容量：-8MVar~+8MVar

系統電壓：10kV

項目特點：戶外箱式安裝，具備與區域自動電壓控制（AVC）系統互聯的能力

系統構成：8MVar SVG

補償方案：

（1）系統正常條件下以10kV母線功率因數為控制目標，系統出現故障時進入過載強補狀態，加快電網電壓恢復速度。

（2）配有上層控制器，可以接入變電站監控系統和區域AVC系統。

應用案例三

項目名稱：安徽某大型礦業集團

補償容量：6 MVar

系統電壓：6 kV

項目特點：母線并列運行或者分段運行均可進行補償，與變電站現有無功補償設備兼容。

系統構成：6 MVar SVG

補償方案：

1、母線分段運行時， SVG以Ⅱ母無功作為控制目標。

2、母聯開關動作后， SVG以Ⅰ母、Ⅱ母的無功作為控制目標。

應用案例四

項目名稱：國電集團廣東某風電場

補償容量：-12MVar~+12MVar

系統電壓：35kV

項目特點：大容量SVG同時滿足無功補償和諧波抑制需求

系統構成：12MVar SVG + 升壓變壓器

補償方案：

1、針對110kV母線進行補償，確保實時功率因數高于0.98。

2、抑制35kV母線諧波電流，降低母線電流畸變率。