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SVC:StaticVarCompensator为SVC的缩写,其本意是静止型的动态无功补偿,本站所使用的补偿器为:TCR晶闸管控制电抗器。
TCR:ThyristorControlledReactor为TCR的缩写,其本意是晶闸管控制电抗器。
一、SVC设备的组成
1、SVC的组成:SVC由电抗器,电容器、滤波器,晶闸管(阀组),水冷系统、控制保护等构成。
二.SVC设备的基本概念及主要功能
1、组成SVC设备的基本概念定义
空心电抗器:是SVC吸收无功或调节无功的主体,具有良好的稳定性,电抗器为干式的,冷却方式为自然冷却。空心电抗器和TCR阀组为串联后接成三角形,然后并入电网。
电容器、滤波器:向系统提供容性无功,并滤除电网有害谐波。
晶闸管阀组:晶闸管阀组是SVC无功变化的控制主体,晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅,晶闸管(Thyristor)是一种开关元件,能在高电压、大电流条件下工作,并且它的工作过程可以控制,被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中,是典型的小电流控制大电流的设备。阀体由一定数量的晶闸管及其附属器件组成,阀组的冷却方式采用密闭式水冷却循环方式,触发方式采用光电触发。
晶闸管阀组的触发系统主要由两部分构成,一部分位于控制室的阀基电子设备VBE,另一部分位于阀本体上的晶闸管控制单元TCU。
阀冷却水处理系统:晶闸管阀组的冷却设备采用密闭式纯水冷却循环系统,冷却系统可以保证在TCR的各种运行工况下,晶闸管阀组均能正常运行,内循环冷却系统采用全密闭形式,冷却介质通常为纯水和乙二醇,能保证在最低环境温度下(低于零度)循环管路不出现冻结,所有阀门,滤网,水泵等管道金属部分都采用了不锈钢材料,避免管道的腐蚀。
2、工作原理
晶闸管控制电抗器是静止型动态无功补偿装置的主要形成之一,它属于并联补偿,将每相电抗器与晶闸管阀组串联之后,三相连接成三角形接线方式并入电网,就构成了常用的TCR接线。
通过控制晶闸管阀组的导通时间长短,就可以改变与其串联的电抗器中的电流大小,从而改变电抗器吸收电网的无功功率值
晶闸管阀组导通时间长短,是由其触发时间(相角)决定的,对于工频电压来说,晶闸管触发相角的理论值为90度到180度,与其相应的晶闸管的导通角为180度直到0度,在理论上,可以被控制的导通时间为0到10毫秒(对应50Hz),或者0到8.33毫秒(对应60Hz)。
三、SVC的主要功能:
SVC可以被看成是一个动态无功源。根据接入电网的需求,它可以向电网提供无功(容性),也可以吸收电网多余的无功(感性),把电容器组(通常是滤波器组)接入电网,就可以向电网提供无功,当电网并不需要太多无功时,这些多余的容性无功就由一个并联的空心电抗器来吸收。这个空心电抗器的电流是由一个晶闸管阀组来控制的,借助于对晶闸管阀触发相角的控制,就可以改变流过空心电抗器的电流,从而保证SVC在电网接入点的无功量正好能将该点电压稳定在规定范围内。
由于TCR型SVC用晶闸管控制线性电抗器实现较快,连续的动态无功率调节,具有反应时间快,运行可靠,无级补偿,分相调节,能平衡有功等特点,因此具备如下等特点:
(1)在电力系统扰动情况下,提供有效的电压支撑。
(2)提高输电系统的静态和动态稳定性。
(3)减小电压和电流不平衡,抑制不对称负荷。
(4)减小由于电压波动引起的闪断。
(5)增加输电线路的有功功率传输容量。
(6)滤除流入系统的谐波电流。
四、SVC设备的常见故障检查及处理
1、晶闸管阀组问题
1.晶闸管损坏
现象:从后台界面看到阀组中相应位置的晶闸管状态显示为红色,即表示该位置的晶闸管为故障状态。
判断:用万用表测试该晶闸管及的电阻时,显示为零或接近为零,拆除该级的两只晶闸管之间的任一组软连接线,分别测试两只晶闸管的阳极和阴极之间的电阻值,最终确定损坏的晶闸管。
处理方案:更坏损坏的晶闸管。
2.TCU损坏
现象:无IP信号回报,施加触发脉冲后,晶闸管并未导通,未出现过电压时,得到FP信号等。
判断:可能原因,TCU取能回路损坏,回路电路异常。
处理方案:更坏损坏的TCU单元。
3.阻尼电容损坏
现象:外壳焊接处开裂,鼓肚子,漏油等。
判断:电容器内部油层过低,导致介损增大发热,当散热条件不好时,内部膨胀造成损坏。
处理方案:更坏损坏的阻尼电容。
4.光缆损坏
现象:后台显示无IP信号或某位置元件故障。
判断:交换同串相邻两根IP光缆,故障转移。
处理方案:有备用光缆更换被用光缆,无备用时需要重新放置光缆。
5.水管法兰渗漏水
现象:阀组进出水管及弯管处法兰连接部分出现渗水、漏水现象。
判断:法兰固定螺栓松动,内部密封圈损坏货变形,法兰对接不平整。
处理方案:紧固螺栓,更换损坏密封圈,更换管道。
2、电抗器问题
1.匝间击穿
现象:电抗器线圈绕组匝间局部烧毁,有放电击穿痕迹。
判断:通常因绝缘老化,包封损坏导致受潮,其它硬破坏等因素。
处理方案:局部修补或整体绕组更换。
2.绕组过热损坏
现象:明显的局部货大部烧毁现象,通常玻璃纤维或环氧层会烧黑泛白,严重时,铝绕组会外漏。
判断:绕组长期过载运行,导致发热严重,温度超过了绝缘材料的允许值。
处理方案:确定过载原因,更换损坏绕组。
3、滤波电容问题
1.漏油
现象:滤波电容外部出现明显油迹,严重时有滴漏的油珠。
判断:通常由箱体密封处焊接质量或者套管接口密封不严造成,少部分原因是运行过载造成温度超标引起。
处理方案:分析原因及时更换。
2.瓷瓶破裂
现象:电容器瓷瓶套管出现裂缝或明显损坏。
判断:通常是运输过程中货者安装过程中出现碰撞造成。
处理方案:更换破裂瓷瓶套管。
4、水冷却问题
1.阀门漏水
现象:正常水路循环时,在压力符合要求的情况下,连接阀门出现渗漏水现象。
判断:连接螺钉松动,密封垫偏离位置或者老化损坏。
处理方案:重新紧固螺栓,矫正密封垫,更换老化密封垫。
2.主水泵切换频繁
现象:正常设定的主水泵切换时间为168小时,如果在数分钟货数小时就自主切换,属于故障状态。
判断:检查主水泵设定时间是否正确,检查PLC程序是否异常,检查继电器接触是否正常。
处理方案:确定故障原因进行调整更换。
3.外冷风机频繁起停
现象:外冷却风机频繁起停,起停时间在一个小时货更短。
判断:外冷却风机频繁起停通常由内循环水温决定,而且设有一定的温度滞回值,确定滞回值。
处理方案:验证设定值,调整设定温度。
4.电导率过大
现象:正常运行的水的电导率为0.5s/cm,超过该值属于异常。
判断:管道内由较多杂质,添加了非纯水媒质,去离子树脂到达使用寿命等,是造成此类现象的主要原因。
处理方案:清理管路,重新加入纯水或更换去离子树脂。
五、小结
综上所述,电压不稳定的发生变化过程为动态过程,系统中所有的动态元件包括发电机及其控制系统、动态负荷、有载调压变压器以及无功补偿设备都对电压的稳定起着重要的作用。所以,SVC如何在系统发生大扰动后尽快维持系统电压是SVC能否满足电网要求的最重要的指标。
电力系统中电能质量的优劣决定了整个系统的供电可靠性,而改善电能质量措施涉及面又很广,主要包括无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等方面。静止无功补偿装置(SVC)装置是一种综合治理电压波动和闪变、谐波以及电压不平衡的重要设备,是并网型风力发电场必备的无功补偿设备。