本次工程设计在35kV母线上通过降压变压器装一套额定补偿容量为

±8Mvar的ZRSVG型动态无功补偿装置，成套装置可以实现-8Mvar（容性）—+8Mvar（感性）平滑连续的无功功率调节范围。

    根据要求，选用能容电力ZRSVG系列产品中的ZRSVG-C8.0/35规格，能满足工况要求

2 设计目标及标准

2.1设计目标

1）功率因数维持在 0.95及以上（可设定）；

2）稳定系统电压（可设定）；

3）根据设定时间段自动切换补偿目标；

4）动态补偿额定输出电流THD≤3%；

5）补偿无功容量自动跟踪电网变化；

6）动态补偿响应时间≤5ms；

7）允许短时过载能力1.2倍；

8）完善的保护功能；

9）友好的人机界面；

10）灵活的通讯接口，可远程监控设备运行，并记录运行数据；

11）冷却方式采用强迫风冷；

2.2设计标准

设备的制造、试验和验收除了满足本技术协议的要求外，还符合下列国家标准或相应的IEC标准：

DL/T672-1999   《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》

DL/T597-1996   《低压无功补偿控制器订货技术条件》

GB11920-89     《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》

GB 1207-1997    《电压互感器》

SD 325-89       《电力系统电压和无功电力技术导则》

SD205-1987     《高压并联电容器技术条件》。

DL442-91       《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》。

GB50227-95    《高压并联电容器装置设计规范》。

GB311.2～311.6-83 《高电压试验技术》。

GB11 024       《高电压并联电容器耐久性试验》。

GB11025        《并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器》。

ZBK48003       《并联电容器电气试验规范》。

GB50227        《并联电容器装置设计规范》

GB3983.2-89    《高电压并联电容器》

JB7111-97      《高压并联电容器装置》

DL/T604-1996   《高压并联电容器装置定货技术条件》

GB3983.2      《高压并联电容器》

GB5316        《串联电抗器》

GB1985-89     《交流高压隔离开关和接地开关》

JB 5346-1998   《串联电抗器》

DL/T 462－1992《高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件》

DL/T653-1998  《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》

JB/T 3840-1985《并联电容器单台保护用高压熔断器》

DL/T620       《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

GB/T 11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》

GB/T 11024.1-2001《放电器》

GB2900        《电工名词术语》

GB3ll.1～6     《高压输变电设备的绝缘配合》

GB3ll.7        《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》

GB 5582      《高压电力设备外绝缘污秽等级》

GB11022      《高压开关设备通用技术条件》

GB1985       《交流高压隔离开关和接地开关》

GB 2536      《变压器油》

GB5273      《变压器、高压电器和套管的接线端子》

GB775       《绝缘子试验方法》

GB/T4109    《高压套管技术条件》

GB 1094.1-1996 《电力变压器  第一部分  总则》

GB 1094.2-1996 《电力变压器  第二部分  温升》

GB 1094.3-1996 《电力变压器  第三部分  绝缘水平和绝缘试验》

GB 1094.5-1996 《电力变压器  第五部分  承受短路的能力》

GB/T6451-1999 《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》

JB/T10088-1999 《6～220kV级变压器声级》

DL/T574-1995   《有载分接开关运行维护导则》

GB/T13499-1992 《电力变压器应用导则》

G/T 12325-2003     《电能质量  供电电压允许偏差》

GB 12326-2000      《电能质量  电压波动和闪变》

GB/T14549-1993  《电能质量 公用电网谐波》

GB/T 15543-1995   《电能质量  三相电压允许不平衡度》

GB14285-93      《继电保护和安全自动装置技术规程》

GB50217-94      《电力工程电缆设计规范》

GB4856     (IEC255) 《电气继电器的绝缘试验》

DL/T677-1999     《继电保护设备信息接口配套标准》

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》  国家电网公司

国家现行包装运输标准。

其它有关的现行标准。

所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母遵守国际标准化组织（ISO）和国际单位制（SI）的标准。

3设计方案及选型

3.1 补偿方案的确定

依据技术要求，为本工程设计的8MVar ZRSVG产品通过35KV/10kV变压器连接到35KV母线。装置跟踪35KV母线电能质量变化，并根据变化情况调节无功输出，可实现无功从容性8Mvar～感性8Mvar范围内连续快速调节，满足功率因数稳定在0.95以上（可设定）。 

动态无功补偿装置SVG采用户内柜式安装，35KV/10kV变压器采用户外安装。

3.2 SVG技术参数

3.2.1 SVG装置的组成

 本方案提出的ZRSVG系列无功补偿装置，采用现代电力电子、自动化、微电子及网络通讯等技术，采用先进的瞬时无功功率理论和基于同步坐标变换的功率解耦算法，以功率因数、电网电压或者两者分时间段作为控制目标，动态的跟踪电网电能质量变化来调节无功输出，实现电网的高质量运行。

系统主电路采用链式串联结构,每相由12个功率单元组成如图3.1所示，并采用冗余设计；功率单元利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成桥式电路。它的输出电压是由多个电平台阶合成的阶梯波，开关器件所承受的电压应力较小，避免大的dv/dt所导致的问题。

图3.1 主电路链式串联结构

每个功率单元简化电路如图3.2所示。每个功率单元均具有完善的保护措施，并且各工作状态均送回主控系统，主控与各单元信号连接均采用光纤通讯。从图3.2可以看出，功率单元主回路是典型的“H”桥电路。

图3.2 功率单元简化电路

进线柜为变压器副边10kV电缆接入点，主要包括输出电抗器，开关器件，电压互感器等。

整机外形尺寸：7600（长）*1400（深）*2750（高含风机），整机外形图和地基图见图3.3和图3.4。

图3.3整机外形示意图

图3.4整机地基示意图

3.2.2 控制及保护系统功能

3.2.2.1控制方式

由于调制过程具有非线性，加上存在运算参数的误差、以及在整个系统中存在偏移及漂移等因素，因此要得到所要求的控制精度，必须进行闭环控制。

                         图3.5 闭环控制原理图

图3.5所示为一相控制原理图，其他两相控制相同。其中，电流反馈控制，有利于提高对无功电流的控制精度和响应速度。

3.2.2.2控制柜的结构及组成

控制柜采用柜式结构，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采用进口优质产品。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。各部分应实现以下功能：

触摸屏：实时显示系统运行状态和数据，查询与设定系统运行参数以及整机逻辑控制等功能；操作简单方便，界面友好，是一个人机交互的窗口（下文有详细说明）；

PLC：高可靠性的工业级PLC，实现整机的逻辑控制，实时与主控部分、触摸屏通讯，把装置的运行状态实时的传给触摸屏显示，并且完成触摸屏、柜门按钮对装置的控制，使整机逻辑与数据通讯的传输中枢。

主控机箱：具有自主知识产权及专利的全数字化控制器，由各功能板卡组成，用DSP+FPGA组成的控制核心，充分发挥DSP超强的计算能力和FPGA出色的数据处理能力，实时计算电网所需的无功功率，动态跟踪与补偿，实现了准确计算，高速响应，精确补偿的效果。

3.2.2.3主控制系统的基本功能

控制柜内控制系统可根据系统电压/无功的变化情况，实现脉冲发生和分配功能，自动调节装置无功输出。

装置具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容不受停电和干扰信号的影响。

控制系统具有和上位机通讯的标准化接口。通讯采用RS485等通讯接口，采用标准Modbus_RTU或用户自定义等多种通讯协议。高压开关柜的合闸、分闸等操作及状态监控可以在现场后台上位机上实现。

3.2.2.4装置具有的保护功能

1）装置过电流保护

2）电网过电压保护

3）电网欠电压保护

4）单元过压保护

5）单元过温保护

6）单元短路保护

7）单元通讯异常保护

8）光纤传输异常保护

装置内部出现任何电路故障均有告警、停机等相应对策，及时上传，不会对上级系统造成影响。成套装置实现自动检测、远程手动投切和近程手动投切，各种方式之间有可靠的闭锁，防止发生事故。检测、控制均实现完全自动无人值守。

3.2.3 基本技术参数

本装置满足调节系统电压、改善功率因数及治理谐波等技术要求，并达到以下技术指标：

1）额定电压等级和额定电流

     本装置的变压器副边额定电压等级为10kV，额定电流为288A。原边额定电压为35KV，额定电流为83A。

2) 功率因数补偿

在补偿容量足够前提下，35KV母线侧的功率因数值高于0.95（无过补可设定）。

3) 输出电流谐波

在补偿容量足够前提下，注入系统的谐波电流（THD）≤3%，低于国家标准《电能质量、公用电网谐波》GB/T14549-93中的谐波电流允许值，如表3.2所示：

表3.2 注入系统的谐波电流允许值

注：a.标称电压为220KV的公用电网可参照110KV执行；

    b.220KV基准短路容量取2000MVA。

4)输出容量

本装置以35kV侧母线无功功率作为控制目标，能实现输出容量从容性8Mvar至感性8Mvar连续、平滑、动态、快速调节的功能。

5)响应时间

本装置的响应时间能实时动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现任意负荷段的高功率因数运行。动态响应时间≤5ms。

6) 谐波特性

动态无功补偿装置输出电流谐波含量能满足国标要求，并实现有源滤波功能。

7)运行效率

装置运行过程中，最大有功损耗不大于成套装置总输出容量的0.8%。

8) 过载能力

成套装置应具有短时过载能力，过载无功补偿容量为成套装置总容量的10%、时间持续3分钟开始报警停机。过载无功补偿容量为成套装置总容量的20%、时间持续1分钟保护停机。

 9）三相电压不平衡度

电网公共连接点35kV母线的电压不平衡度≤1.3%，满足中华人民共和国国家标准《GB/T 15543 2008 电能质量三相电压允许不平衡度》的要求。

 10）电压波动

去除背景电压波动后，在电网公共连接点35kV母线的电压波动d％≤2%，中华人民共和国国家标准《GB 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变》的要求。

    11)冷却方式

    动态无功补偿装置采用强迫风冷方式，能较好的适应现场环境，噪音小。

3.2.4 逆变器运行环境条件要求

额定电压:    10kV

最高电压：   12kV

额定频率:    50HZ

贮存温度：－40～+65℃

运行温度：-20℃---+40℃

相对湿度:  月平均值不大于90﹪(25℃)，无凝露

海拔高度:   ﹤1500m

防护等级：  IP43或根据用户需求定制

地震烈度:    8度

控制电源:    220VAC、380VAC

污秽等级：  Ⅳ级

3.2.5输出电抗器

本方案选用3个单相电抗器将装置和并网变压器连接起来，电抗器经过特殊设计，噪音小，体积小，重量轻，无需专门的散热装置，可满足额定功率长时间运行。

3.2.6人机界面

本系统采用液晶显示器，具有友好的人机简体中文操作界面，数据保存至少6个月。能提供以下功能：

1）主接线图；