劉強(qiáng) 王慧超 張曉東

摘要：分析河鋼集團(tuán)宣鋼二鋼軋廠高速線材作業(yè)區(qū)高壓室動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置原理，結(jié)合平時(shí)使用，檢修，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了常見電氣故障原因和處理故障的措施。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置；補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和電氣原理；故障處理

1 概述

SVG型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置是以IGBT為核心的SVG系統(tǒng)，基于大功率換流器，以電壓型逆變器為核心，直流側(cè)采用直流電容為儲(chǔ)能元件以提供電壓支撐。在運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電壓、相位和幅值均可調(diào)的三相交流電源。能夠快速連續(xù)的提供容性或感性無功功率，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)碾妷汉蜔o功功率控制，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。

在配電網(wǎng)中，將中小容量的SVG安裝在高壓室或負(fù)荷附近，可以顯著改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)碾妷汉蜔o功功率控制，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。

2 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置

2.1 裝置系統(tǒng)特點(diǎn)

1）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。具有快速輸出無功特性，因而對快速?zèng)_擊負(fù)荷具有很好的補(bǔ)償效果，對閃變有更好的抑制作用。

2）諧波性能好?？梢詫Υ?lián)的每個(gè)橋臂采用不同的驅(qū)動(dòng)脈沖，使每個(gè)橋臂輸出電壓所含諧波大小和相位不同，使最終疊加的總輸出電壓諧波含量很小。

3）采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。成倍提高總的電壓輸出和整個(gè)裝置的容量，減小輸出電壓諧波含量，便于擴(kuò)展，可以分相進(jìn)行控制以便更好地提供電壓支撐作用。

4）Boost變換器控制。能夠?qū)崿F(xiàn)電流的快速跟蹤，開關(guān)頻率恒定，有利于逆變器濾波器設(shè)計(jì)，借用系統(tǒng)周期性特點(diǎn)，采用重復(fù)學(xué)習(xí)控制策略消除靜態(tài)誤差。

5）冗余功率模塊。采用N+1或N+2冗余主電路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，鏈接單元損壞后仍可繼續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行，提高了裝置的可靠性。

6）均衡控制方法。采用基于單元調(diào)制波相位和單元直流電容電壓下垂特性的均衡控制方法，以達(dá)到調(diào)整相電壓大小和均衡各單元電容電壓的目的。

2.2 裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整套裝置主要由控制柜、功率柜、進(jìn)線柜、電抗器或連接變壓器和分相控制柜組成

2.2.1 控制柜

1）主控制器。主控制器是控制系統(tǒng)的核心采用6U機(jī)箱，根據(jù)分布式或集成式應(yīng)用，其上面的板卡數(shù)量會(huì)有所不同

2）觸摸屏。為用戶提供友好的人機(jī)界面，用于控制裝置運(yùn)行、查詢運(yùn)行信息、參數(shù)設(shè)置等操作。

3）操作面板。裝置除了通過觸摸屏操作外，還提供了操作旋鈕/按鈕及指示燈對裝置進(jìn)行操作和顯示。

4）空氣開關(guān)?？刂乒駷橐氲碾娫春筒杉南到y(tǒng)二次側(cè)電壓設(shè)有空開。

2.2.2 功率柜

功率柜分為A、B、C三相，柜內(nèi)主要由功率單元組成，單元之間通過銅排進(jìn)行連接，并通過光纖與控制柜中的控制器通信

功率單元之間采用Y型連接的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式為N+1或N+2冗余模式。功率柜上、中、下三層分別為A、B、C三相。

每個(gè)單元內(nèi)部主要由單元驅(qū)動(dòng)板、IGBT、直流電容、均壓電阻、無感電容，散熱器、溫度傳感器等組成，單元驅(qū)動(dòng)板接收主控器發(fā)來的信號(hào)，經(jīng)過CPLD芯片處理后控制IGBT的開通與關(guān)斷，從而輸出電流以實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)無功。單元驅(qū)動(dòng)板還具有直流電壓檢測、單元溫度檢測、功率單元故障檢測及單元保護(hù)功能，并將單元狀態(tài)及時(shí)反饋給控制器。

直流電容采用薄膜或電解電容，能夠很好的為功率單元直流側(cè)提供直流電壓支撐，同時(shí)考慮到串聯(lián)功率單元電容器的均壓問題，采用均壓電阻實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電容之間的電壓均衡。由于IGBT高頻率的截止和開通，為了限制電路電壓上升率過大，在IGBT的兩端并聯(lián)吸收電壓尖峰的無感電容，保證IGBT的安全運(yùn)行。

2.2.3 電抗器

連接電抗器將裝置的輸出連接到系統(tǒng)側(cè)，用來和系統(tǒng)交換無功功率并起到濾波作用。

2.2.4 進(jìn)線柜

進(jìn)線柜包括隔離刀閘、充電電阻、高壓真空接觸器、避雷器、開關(guān)量控制器（分布式）等，用于SVG與系統(tǒng)的連接控制部分。

2.3 裝置系統(tǒng)基本原理

XHSVG的基本原理是將自換相橋式電路通過變壓器或者電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值或直接控制其交流側(cè)電流就可以使電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

1）恒無功輸出模式。此模式是根據(jù)無功控制的目標(biāo)值進(jìn)行無功補(bǔ)償，把裝置輸出的無功控制在一個(gè)恒定的值。

2）恒功率因數(shù)模式。此模式是根據(jù)功率因數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行無功補(bǔ)償，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)

3 常見問題及解決辦法

當(dāng)SVG出現(xiàn)故障時(shí)，請根據(jù)觸摸屏上的故障信息進(jìn)行相應(yīng)故障處理。

3.1 功率單元光纖通信故障

處理方法：檢查功率單元和控制器的光纖連接，查看是否有斷線、接線錯(cuò)誤的情況。

3.2 功率單元直流欠壓故障

處理方法：裝置啟動(dòng)過程中由于單元需要預(yù)充電，所以出現(xiàn)短時(shí)的單元欠壓報(bào)警屬于正?，F(xiàn)象。若并網(wǎng)后出現(xiàn)單元欠壓故障，查看電網(wǎng)電壓是否過低，或功率單元的充電回路是否正常。

3.3 功率單元直流過壓故障

處理方法：檢查電網(wǎng)電壓是否過高，查看功率單元連接及驅(qū)動(dòng)板有無異常。

3.4 功率單元過溫報(bào)警或故障

處理方法：檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行及風(fēng)道密封情況，查看功率單元溫度傳感器是否正常。

3.5 IGBT短路或開路

處理方法：檢查IGBT門極板與驅(qū)動(dòng)板的連接情況是否正常，查看IGBT連接和外觀有無明損壞和松動(dòng)。

3.6 輸出過流

處理方法：檢查保護(hù)參數(shù)設(shè)置及電流傳感器是否正常。

4 結(jié)語

通過對SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和原理的分析，讓我們更進(jìn)一步了解了該設(shè)備的結(jié)構(gòu)和電氣工作原理，為以后設(shè)備的維護(hù)，維修提供了理論依據(jù)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)的故障，快速找出故障癥結(jié)，恢復(fù)設(shè)備快速投入使用。從而為正常的生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)，高效的電能。