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  • 三相不平衡自动调节装置 SPC

三相不平衡自动调节装置 SPC

我公司竭诚为用户解决电能质量问题,三相不平衡治理装置具备前所未有的综合电能质量治理能力,SPC以补偿三相不平衡为主,剩余容量补偿无功,在额定容量之内补偿能力可达100%,对阶跃变化的负载完全补偿时间小于10ms。SPC可多台同时并联运行,整机效率大于97.5%,完全适用于工业、民用领域各种情况,是电力系统配网电能质量治理的*解决方案。
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  • SPC工作原理

    一、SPC功能原理

            用户可以通过参数设置,使设备可以同时具备补偿三相不平衡、动态补偿无功等功能。

    补偿三相不平衡原理

    SPC根据系统电流,进行dq坐标旋转,提取正序负序的不平衡分量,三相发出与不平衡分量大小相等相位相反的电流,将不平衡部分补偿到零,就能将三相不平衡电流校正成三相平衡电流。不论有功三相不平衡还是无功三相不平衡,都能100%校正到完全平衡。

    补偿无功原理

    SPC根据系统的无功功率,通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流,实现动态无功补偿的目的,补偿目标值可以通过操作面板设定,不会出现过补偿,并且补偿平滑,不会产生对负载和电网的涌流冲击。

    SPC输出补偿电流根据系统的谐波量动态准确变化,因此不会出现过补偿的问题。另外,SPC内部有过载保护功能,当系统的补偿量大于SPC容量时,装置可以自动限制在100%额定容量输出,不会发生过载。 

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    以图2-1为例,有一台单相90A负载挂在电网的C相上,则C相火线电流为90A,A、B相电流为0,N线流回去90A电流。如果不治理的话,电网测三相严重不平衡。

    将我公司的SPC并联在电网中治理三相不平衡,则A相火线电流30A从电网流入SPC,B相30A火线电流从电网流入SPC,C相30A火线电流以及SPC发出60A电流合并成90A,给单相负载供电,N线90A电流从单相负载流入SPC。

    从电网测看,ABC三相火线电流都是30A,N线电流为0,实现了完全的三相平衡。

    二、SPC内部控制原理

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                                             2-2  SPC内部控制原理图

    如图2-2所示,隔离开关合闸后,为防止上电时电网对直流母线电容器的瞬间冲击,SPC首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电,这个过程会持续几十秒。当母线电压Udc达到预定值后,主接触器闭合。直流电容作为储能器件,通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。SPC通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路,然后再送至控制器。控制器将基波成分分离,提取出所有的无功电流、三相不平衡电流,将采集到的要补偿的电流成分和SPC已发出的补偿电流比较得到差值,作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT变换器将补偿电流注入到电网中,实现闭环控制,完成补偿功能。


  • SPC结构

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                图2-3 户外柜正面打开图

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               2-4 户外柜实物正面打开图

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                 图2-5  户外柜左视图

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                图2-6  户外柜后等轴打开图

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                     2-7  户外柜背面图

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                      图2-7  户外柜外形尺寸图

    柜体的*尺寸为W*D*H=765*500*1088

    柜内主要元器件清单

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                              2.1  SPC元件清单

    功率模块单元:100kvar、50kvar、30kvar三种规格;模块内部自带风扇散热。

    直流风扇+开关电源+温控开关:当出风口处温度大于40度时,交流风扇启动,加强散热。

    加热器+温控开关:当进风口温度低于0度时,加热器启动,调控温度升到10度以上后,则温控开关关闭。

    GPRS/Wifi模块:远程通信,可上传数据到用户指定的IP,也可远程设置参数。

    触摸屏:可以现场设置参数,也可以不接,远程设置。


  • SPC产品特性

    1.   模块化设计,方便更换;  

    2.   可校正三相电流不平衡到完全平衡;无功补偿可使功率因数达到1;补偿三相不平衡、补偿无功可单选或多选,并可设置功能的优先次序;

    3.   采用滑动窗迭代DFT检测算法,计算速度快,瞬时响应时间小于0.1ms,装置补偿全响应时间小于10ms;

    4.   在现场的CT接线位置可任选负载侧或电网侧采样;

    5.   采用可靠的限流控制环节,当系统中的待补偿电流大于三相不平衡治理装置容量时,装置能够自动限流在100%容量输出,维持正常工作,不会出现过载烧毁等故障;

    6.   主电路采用三桥臂的三电平结构,输出波形质量高,开关损耗低;

    7.   为用户节省空间,100kvar的模块厚度仅为200mm,达到业界*;  

    8.   防护等级达到IP54,适应恶劣工况下的使用。

    9.   自带GPRS通讯,可远程遥控开关机、设置控制参数,并按照指定的频率回传电网与装置数据到云端,用户可随时查看监控电网与设备的状态。

    10. 自带加热器以及调速风机,可在极寒冷与极炎热的室外正常工作。

  • 安装简介

    本章介绍SPC及其相关设备的选位、布线时所必须考虑的相关要求。

          由于每个场地都有其特殊性,本章并不介绍详细的安装步骤,而只为安装人员提供指导性的一般安装步骤及方法,由安装人员根据场地具体情况处理。

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    1 初

    在安装SPC前,首先应进行如下检查:

    1.目检SPC外部和内部是否存在运输损坏。如有损坏,请立即通报承运商。

    2.核对产品标签,确认设备的正确性。设备外壳贴有铭牌、眉头,标明了SPC型号、容量及主要参数。

    2 选位

    2.1 SPC安装位置

          SPC设计为电线杆的杆上或者台架安装,应安装在清洁的环境中,并且应通风良好,以保证环境温度满足产品规格要求。

          SPC由内部风扇提供强制风冷,冷风通过SPC机柜底部的风栅进入SPC内部,并通过SPC上方屋檐的风栅排出热风。请勿阻塞通风孔。

          SPC的易损件为风扇。为了方便日常运行时对SPC进行维护,除满足当地规定外,SPC可从后方更换风扇,所以应侧方靠近电线杆,背后应保留足够空间,以方便维护人员进行维护。

    2.2 存储

          如果无需马上对SPC进行安装,请务必将SPC存储于室内,避免过湿或温度过高的环境。

    3 安装环境

    为了延长使用寿命,SPC位置的选择应保证:

    1.接线方便

    2.有足够的操作空间

    3.通风良好,以满足散热要求

    4.周围无腐蚀性气体

    5.无过湿和高温源

    6.非多尘环境

    7.符合消防要求

    SPC机箱进线端有电力端子和CT输入接线端子。每个模块都有自己的接口可以独立设置各自的参数、查询状态。

    安装与电气连接

    请遵守下表的安装条件:

    表4.1 安装条件

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    5 SPC安装图

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                图5.1  现场安装图    

    6 外部采样CT

    SPC并联安装在系统中,电流互感器CT可任选接于电网侧或负载侧,出厂时默认采样电网侧,如下:

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        ASPC电网侧采样                BSPC负载侧采样

                      图6.1  CT接线位置

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                                                表6.2 外部CT规格

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                                                   表6.3 电流互感器规格

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    1) 单台SPC运行时电流互感器的接线

        为确保能正确检测电流,注意电流互感器的电流方向及正确的相连接。

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                     图6.4 单台SPC运行时互感器接线

    2) 多台SPC/SVG模块并联运行时电流互感器的接线

    【注】:SPC/SVG装置的电气部分的安装必须由经过培训的合格工程师依据“电工法则”进行,严禁其他人员违规进行安装,本手册只介绍安装的基本内容,具体安装细节请参考电工规范。

    【注】:

    1、CT电缆选用2.5mm2屏蔽双绞线RVSP2×2.5(线长L<15m),或选用4mm2屏蔽双绞线RVSP2×4(线长15m<L<30m)。

    2、若CT电流的流向为从P1→P2,则S1为 +,S2为 —;反之S1为 —,S2为 +。

    7 外部进线电缆规格

      各电流等级下的SPC主进线电缆如下表:

                                                          表7.1  电缆规格

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    注:SPC以kvar为额定值,换算关系为1kvar=1.5A。如果是铝电缆,则对应到相应的铜线规格。

      三相四线SPC至负载的中线电缆视补偿谐波情况,如果负载是LED等设备,则三次以及三的倍数次谐波很大,会流经中线,对于这种场合下,要求中线电缆规格是进线电缆的2倍左右(否则中线可能会发热导致危险)。正常情况下,中线电缆等于火线电缆。

  • 用户操作指南

    SPC通过集成在一块面板上的显示屏和按键进行操作。

    1  主菜单

    装置通电后,屏幕处于启动状态,启动过程约持续十几秒。启动成功后,若系统正常,则显示如下主页面,可以看到设备的主要状态。

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    图1.1  主界面

    主界面中的操作主要包括以下八项主菜单选项:

    主控操作:装置开、关机及用户管理;

    状态查询:查询系统运行状态,如电压、电流、功率模块状态等;

    谐波查询:查询电网和负荷的总谐波失真以及各次谐波幅值;

    录波查询:查询系统特定的电压电流波形图;

    参数设置:设置装置运行参数,如外部系统CT变比等;

    参数查询:查询装置当前的控制参数等;

    事件记录:显示装置运行中发生的事件信息,如电压异常等。

    关于装置:显示装置及版本信息。

    2 状态查询

    在“状态查询”中,可以看到更详细的电网与设备状态。

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    图2.1  状态查询界面

    SPC并联接入配电系统,控制器内部PT对主电源接入点进行电压采样,外部系统CT进行系统电流采样,装置CT进行装置电流采样(补偿电流),控制器得到以上采样值计算得到如下参数。

    电网电压:SPC接入点的线电压,即电网线电压。

    电网电流:SPC外部系统互感器所采样的电流。

    补偿电流:装置A、B、C三相补偿电流。

    负载电流:负载A、B、C三相电流。

    有功功率:系统A、B、C三相有功功率。

    无功功率:系统A、B、C三相无功功率。

    电网功率因数:系统A、B、C三相的功率因数。

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    图2.2  模块状态界面

    控制器可对每路SPC并联模块进行Vbus(母线电容直流电压)采样和各相IGBT温度采样,模块正常运行采样温度不会超过60℃。

     

    3 参数设置

    在参数设置中,用户可以设置外部参数。

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    图3.1 参数设置界面

    点击想要设置的参数,就会弹出相应的对话框去输入参数。更详细的内部控制参数设置,在出厂前已经设置好。如果需要运行时更改内部控制参数,为保证设备安全,需由生产厂家授权进入内部高级菜单更改。

    3.1  CT位置:外部CT的采样位置有“电网侧”与“负载侧”两种,要更换CT位置时,点击灰色框“电网侧”,则自动变更为“负载侧”,反之亦然。

    3.2  CT变比:外部CT的变比范围为[100—10000]:5。点击灰色框后会弹出输入对话框,具体值由现场根据*系统电流确定,与本设备无关,不过CT越大,采样范围越大,采样精度越低,反之亦然。

    3.3  目标功因:可设为[0-1],操作方式同上,点击灰色框可输入更改的数据。国家电网规定,功率因数低于0.9,则收取力率调整罚款,功率因数大于0.95,则给以奖励,因此此数值的正常设置范围是0.9以上,对于电容器补偿,如果目标功因设到1,会引起与电抗器的谐振,不过对于SVG,本质是可控电流源,电流大小可控,所以不会引起谐振。正常设置值为[0.9-1]之间。

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    图3.2 限幅设置界面

    限幅设置:可根据负载系统中不平衡电流值及模块的容量来设置补偿比例,无功补偿和不平衡补偿可以同步设置,也可单一设置。若负载需补偿容量大于模块容量时,模块有过载保护功能不会出现过载现象。

     

    4 查看事件

    若装置存在异常,则屏幕左上角会显示红灯闪烁以示警告。此时可通过“查看事件”菜单进行查询具体异常信息。该页面显示设备记录的各种内部外部故障与报警信息。

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                                          图4.1  查看事件界面

    5 关于装置

    本产品系列型号说明如下:

    在“关于装置”页面中,显示产品型号、版本、描述等介绍。

                         微信图片_20201118184513.png 

    图5.1  关于装置界面

    注:

    ◆ 若在运行过程中发生故障导致设备自动关机,则待故障消失后设备可自动重新开机。

    ◆ 若装置上电后直接断电,则当前状态会存储下来,下次来电后自动开启运行时,会自动读取断电前的参数设置。

    注意!

         为保证设备安全,防止非法操作,更多控制参数设置以及使能补偿无功、补偿不平衡等功能,都需要输入8位密码进入高级菜单,密码由本公司授权。在出厂前已经设置好,不在此说明书中公开说明。

  • SPC技术规格

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  • 常见故障一览表

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    对于故障1,主进线的相序正常后,则故障消失,设备可以正常开机,但是如果没有同时调整相应的电流相序,则设备不能达到理想的补偿效果。

    对于故障4-10,若故障在重启开机后仍然频繁出现,请联系我们,我们竭诚为您排除故障。

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