一、项目概述

1.1 编制依据
       本技术方案依据本公司针对灵宝宝鑫电子科技有限公司电解铜箔生产线供电系统数据以及相关国家标准等资料编写。本方案仅供参考。
主要遵循的国家标准有：
 国标 GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》
 国标 GB/T 12326-2008 《电能质量 电压波动与闪变》
 国标 GB/T 15543-2008 《电能质量 三相电压不平衡》等
1.2 项目背景
       灵宝宝鑫电子科技有限公司电解铜箔生产线 10kV 侧主要负荷为生箔机。生箔机负荷属于整流电解电源负荷，功率因数正常，存在谐波，将导致电压波动、闪变以及谐波等电能质量问题，影响系统及周围设备的正常运行，并造成极大的安全隐患。造成电网的污染和增加企业电费的支出。为了消除电解铜箔生产过程中对电网电能质量的负面影响，降低企业电费支出、确保设备的安全运行，拟出本解决方案。
1.3 生箔机整流电源基本构造
超薄电解铜箔是电子、电气工业印刷线路板所用的专业化产品，其产品质量除了与工艺、添加剂、工人操作水平等有关外,还与生箔设备有相当重要的关系。最基本的生箔电气设备超薄电解铜箔整流装置，其整流方式与直流脉动大小直接影响铜箔质量。

生箔机整流电源是为电解铜箔(生箔机)生产过程中提供超大直流电流的电气设备，是保证电解铜箔生产过程连续、高效、稳定进行的前提和基础。超薄铜箔整流电源与一般的大电流电解电源有区别，它的特点是只有0～9V 低电压，输出直流电流 50kA，对电流品质要求高,属于超大电流低纹波低电压 12 相整流电源。如图下图50kA-7V 低电压大电流 12 脉波生箔机整流电源示意图。生箔机整流电源系统主要由整流变压器、整流器、滤波补偿装置组成,是基于 PLC 控制和通信的电解电镀电源。变压器是进行不同电压等级转化的变压装置;整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。交流电源经过整流变压器一次侧，感应出的二次交流电经过由可控硅组成的三相桥式整流电路，输出大小可调的直流电压，提供给负载工作。整流装置由 2 组 6 相半波电路并联形成 12 脉波整流主回路，最终输出低电压、大电流低纹波的 12 脉波直流电源。控制系统一般由高可靠性和稳定性调节控制板和 PLC 加触摸屏组成，通过可编程控制器(PLC)达到动态均流输出给定、各种方式功能控制和串行通信，并通过智能触摸屏设置和修改运行参数，控制部分通过集成触发电路对可控硅进行移相控制。采用可控硅移相调压整流,可平缓地调节输出电压电流，波形畸变小，对称度高。滤波补偿柜就近放置在整流柜附近,与电源动力进线并联连接,滤波补偿装置具有功率因数补偿和滤除谐波双重功能，可以初步改善电网质量，提高功率因数，减少电能损耗，但无法从根本上解决功率因数和谐波问题。

1.4 谐波危害
       谐波作为电网的污染源，对电网及电力设备的侵害表现在诸多方面：
对变压器的影响
       谐波电流增加变压器铜损、铁损，使变压器温度上升，影响其绝缘能力，并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振，及引起铁心磁通饱和或歪斜，而产生噪声。
对电力电容器的影响
       随着谐波电压的增高，会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命；另一方面，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。
对电力电缆的影响
       在导体中非正弦波电流产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相比较，非正弦波有较高的热量，该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加了导体的交流电阻，进而导致线路损耗增加。
       此外，谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

二、系统设计原始资料

灵宝宝鑫电子科技有限公司电解铜箔生产线由于是新建项目，并没有过多的可参考资料，因此系统设计的原始资料更多的是借鉴电力设计院出具的 110kV 变电站设计说明书。

三、方案设计

1、方案说明
       根据对该企业相关负荷电能质量情况数据分析，结合本项目实际需求，建议在二轧 I 段、II 段及 III 段母线各安装一套额定容量为 9Mvar 的 SVG+FC 系列高压链式动态电能治理成套装置，每套装置由容量为 5Mvar 的 SVG 本体及 4Mvar 的 FC 高压电容器组并联组成（兼具滤波能力）。
       SVG 装置为动态运行，无级快速跟踪调节，保证母线功率因数达标，不产生罚款，并有一定用电奖励，同时进一步降低线路电能损耗，提高用电效率，达到节能降耗及节省电费的目的。
       SVG 采用目前最前沿的微链式拓扑结构及自混合滤波技术，可实现无功连续动态可调，满足无功功率、电压调节、功率因数及谐波治理等的技术要求，并要求达到以
下技术指标：
1） 功率因数补偿
       进线点（电力部门计量点）的功率因数值高于 0.95（无过补）。
2） 谐波要求
       采用自混合滤波技术，具备强大滤波能力，使注入上级供电系统母线电压总谐波畸变率低于国家标准《电能质量、公用电网谐波》GB/T14549-93。
2、供货清单

3、经济效益分析
       无功补偿作为电网安全、经济运行的一个重要手段，一直受到高度的重视。它对提高系统电压水平，降低线路损耗，改善系统功率因数，增强系统稳定起着十分重要的作用。无功补偿由于减少了线路上的无功流动，稳定了电压，降损效果明显。线损率为线损电量占供电量的百分数，它是供电部门的一个重要考核指标。无功补偿对改善考核指标线损率效果明显。下面我们通过几个具体直观的方面进行分析：
1 ）基波网损和谐波网损
       装置投入运行后，网侧平均功率因数最高可达到 0.95 以上，且不会出现无功过补；10kV侧 3、5、7、11、13、23 及 25 等各次谐波电压畸变率可满足国家 GB/T—14549—93 标准要求。
鉴于用户谐波超标、功率因数低的不足，在不考虑谐波罚款的前提下，有功或无功电能都是靠各电压等级的线路输送的，在输送电能的过程中，线路上都有功率损耗。配网的无功补偿经济效益非常明显，节能降损的潜力巨大。
2 ）力率电费减少产生的经济效益分析
       SVG 成套装置的运行损耗主要为连接电抗器和 IGBT 换流阀损耗。在该项目中，设备为 3套 9Mvar SVG+FC，按以上工程估算，对 10kV 系统进行动态无功补偿之后使用电罚款变为用电奖励，减去各类不可预见损耗，每年直接经济收益应不少于 160 万元。
3 ）折旧和维护费用
       一般电力设备的年维护费用为 3%，而 SVG 设备设备维护量极少，整个系统的维护量远远小于一般电力设备。
4） 输变电设备的平均寿命损耗。
       由于 10kv 上级主变不属于该用户管辖，该部分暂不计入，
5 ）潜在经济效益
       增加动态无功补偿与治理谐波装置 SVG 后，在功率因数提高的同时能够有效地治理系统中存在的谐波，减小谐波有功功率。提高系统功率因数能够提高设备利用率，增加输电线路的输电能力和降低线路损耗；治理谐波能使电力设备免受谐波的危害、增加设备使用寿命，减少电力设备及输配电系统的附加损耗，其潜在效益不可忽视。

四、产品与技术介绍

在现代配电电网中，存在数量众多、容量大小不等的感性设备电力负荷，如电动机、变压器等，运行过程中这些设备需要消耗一定的无功功率。无功功率使线路的总电流增加，增大了输配电线路的有功损耗，并导致电压下降、电力设备有效容量下降。在输配电电网中安装无功补偿装置，对电网所需的无功功率进行跟踪补偿，可有效的降低线路损耗、改善电压质量、充分的发挥供电设备的潜力，并可为用户节约电费支出，具有非常显著的社会效益和经济效益。

Static Var Generator 简称 SVG，又称静止无功发生装置。是当今无功补偿领域最新技术的代表，属于灵活柔性交流输电系统（FACTS）的重要组成部分。SVG 并联于电网中，相当于一个可控的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿电网系统所需无功功率以及谐波滤除，对电网无功功率、谐波实现动态无级补偿。

SVG 采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或 PWM 技术来消除次数较低的谐波，并使较高次数如 7、11 等次谐波减小到可以接受的程度。

SVG 系列高压静止无功发生装置是一种高可靠、高效率、无污染的高压大功率电能质量治理装置，根据所需无功进行补偿，一般可将网侧功率因数补偿至 0.98 以上，大大提高系统效率。输入输出谐波满足 IEEE Std 519-1992 及 GB/T 14549-93 要求，不仅对电网无谐波污染，还可通过补偿电流消除电网的某些次谐波，消除了设备发热，附加应力等问题，大大延长了设备的使用寿命。

丰富的用户接口，功能模块化的设计，友好的人机界面更可满足用户多变的现场需求，可广泛适用于各种需要无功补偿的工业领域。

法拉德作为一家资深电力系统自动化厂商，在产品的设计研发、质量控制、生产、销售、工程服务等各方面有着丰富的经验。SVG 系列高压静止无功发生装置便是利用法拉德电气在电力控制领域的深厚技术沉淀，完善的设计评价体系及生产、品质管控体系更是保证了 SVG系列高压静止无功发生装置的高可靠性，使用户能够放心选用。

产品特点

√ 高效率、低输出谐波。

√ 主控制器采用 32 位高速微处理器，负责与后台机、DCS, HMI、单元控制器的通信；负责预充电管理、自动重投功能。
√ 单元控制器采用 TI 32 位 DSP +FPGA，低功耗，实时性好，抗干扰能力强，单元控制器负责与主控制器通信，接收指令，上报功率单元工作状态。负责 PWM 波形调制、与功率单元的通信、旁路算法的生成、保护算法、输入输出模拟量的采集等功能。
√ 工业级触摸屏，人性化的中英文图形操作及监控界面。
√ 控制电源采用在线式 UPS 电源，确保控制电源的高可靠性，极大地提高了系统的可靠性。
√ 完善的保护告警及事故追忆功能；历史纪录、报警、故障状态、数据记录及查询功能。
√ I/O 插件采用模块化设计，具有完全知识产权，可以灵活配置扩充。
√ 标配 8 通道模拟量输入口(4～20mA)。
√ 32 路开关量输入口，可 16 路倍数扩充。
√ 16 路继电器输出，可 8 路倍数扩充。
√ 主控制器集成了国际标准 IEC61131-3 软 PLC 功能，可以灵活编程，满足不同现场工况的编程。
√ 强大的通信功能，具有工业以太网，RS232, RS485 硬件接口。丰富的规约接口。
√ 链节取电，省去输入变压器，减小了 SVG 装置的体积并且降低了成本。
√ 无功功率快速自动跟踪补偿功能，产品不仅不产生谐波，而且同时具备谐波治理功能，在动态无功补偿的同时，可对谐波进行滤除。
√ 重复学习 BOOST 下智能控制算法。
√ 故障录波功能，根据现场出现的故障情况，将故障前后五个周波的曲线录制以供分析使用。
√ 控制系统和功率单元实时检测功能。
√ SVG 装置高压瞬时跌落，维持工况运行。
√ 具有过流、速断、过压、欠压、不平衡等保护功能。
√ 功能代码分块结构设计、设定更方便。
√ 人性化的结构设计
1)进风口滤网设计便于在线拆卸更换及清洗；
2)柜体采用柜架结构，安装方便，不易变形；
3)功率单元全防护模块化设计、维护更换方便；
4)控制柜推拉式设计，便于接线维护；
5)强大完善的控制功能。
高压静止同步无功补偿装置组件
       SVG 系列高压静止无功发生装置的主体结构如图 1-1 所示，主要包括：降压变压器(可选)、启动柜、功率单元柜、控制柜三部分。
       1)降压变压器：将现场母线电压降压至 10kV 装置电压等级。
       2)启动柜：装有高压进线接线端子及开关、预充电电阻，装有电抗器、柜顶散热风机负责与电网的连接，实现并网功能。
       3)功率单元柜：装有功率单元、输出电流霍耳、柜顶散热风机，为无功发生器的主拓扑电路。
       4)控制柜：装有单元控制器和主控制器、扩展功能继电器组、触摸屏、UPS 不间断电源。

图 1-1 高压静止同步无功补偿装置主体结构(前)

型号及技术参数
       SVG 系列高压静止无功发生装置型号主要为 6kV/10kV/35kV/66kV/110kV/220kV/330KV 系列(如表一，以 10kV 为例)。
       表一 FLDSVG-10/□□-□□

五、高压SVG标准及技术指标

1 总则
1.1 本技术规范书提出了装置本体及附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2 本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，供方提供符合工业标准和本规范要求的优质产品。
l.3 本设备技术规范书所使用的标准与供方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
1.4 本设备技术规范书经供、需双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。
1.5 本设备技术规范书未尽事宜，由供、需双方协商确定。
2 应用条件
2.1 环境条件

2.2 设备安装地点
SVG 装置本体户内安装。
2.3 设计遵循标准
设备的制造、试验和验收除了满足本技术协议的要求外，还应符合下列国家标准或相应的 IEC 标准：
DL/T672 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》
GB11920 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》
GB311.2～311.6-83 《高电压试验技术》。
GB5316 《串联电抗器》
GB1985 《交流高压隔离开关和接地开关》
DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
GB/T 11032 《交流无间隙金属氧化物避雷器》
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》
GB775 《绝缘子试验方法》
G/T 12325 《电能质量 供电电压允许偏差》
GB 12326 《电能质量 电压波动和闪变》
GB/T14549 《电能质量 公用电网谐波》
GB/T 15543 《电能质量 三相电压允许不平衡度》
GB14285 《继电保护和安全自动装置技术规程》
DL/T677 《继电保护设备信息接口配套标准》
Q/GDW 241 《链式同步补偿器》
《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。
以上标准应执行最新版本，当上述标准不一致时按高标准执行。如果本技术规范有与上述规程、规范和标准明显抵触的条文，投标方应及时通告招标方进行书面解决。所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母均应遵守国际标准化组织（ISO）和国际单位制（SI）的标准。
3 装置技术要求
3.1 SVG 技术要求
3.1.1 SVG 装置技术参数
本工程在三段10kV母线上各装设补偿容量为9Mvar的SVG+FC系列高压链式动态电能治理成套装置，每套装置由容量为 5Mvar 的 SVG 本体及 4Mvar 的 FC 高压电容器组并联组成（兼具滤波能力），共 3 套。
每套装置包括 SVG+FC 等，单套装置接线示意图与供货范围如下：

成套装置应满足无功功率、电压调节及功率因数等的技术要求，并要求达到以下技术指标：

1）考核点
电网公共连接点 10kV（PCC 点）。
2）功率因数补偿
在补偿容量足够前提下，10kV 母线进线点的功率因数值达 0.95 以上。
3）输出容量
装置无功补偿容量为感性 9Mvar 连续可调。
4）补偿响应性能
装置可动态跟踪电网电压变化及负载变化，快速补偿冲击性无功功率。有效抑制无功冲击带来的电压闪变与系统电压波动，动态响应时间不大于 10ms，稳定系统供电电压。
5）谐波特性
SVG 系列产品不仅不产生谐波，而且同时具备谐波治理功能，在动态无功补偿的同时，可对谐波进行滤除。配合整体解决方案，注入 10kV 母线进线端的各次谐波电流及电压满足中华人民共和国《电能质量-公用电网谐波》（GB/T 14549-93）的要求。
6）冷却方式
成套装置采用强制风冷，技术先进、运行安全可靠，适应现场环境。
7）运行效率
装置运行过程中，SVG 总有功损耗不大于装置额定输出容量的 2%。
3.1.2 阀组技术要求
（1）装置应采用先进的全控型器件 IGBT，开关频率不低于 500Hz。装置主回路元件的选用，应留有足够的电压、电流裕度，元件应有良好的 dv/dt，di/dt 特性，有效提高系统可靠性，减小维护量。
（2）系统主电路采用链式串联结构，星型连接，每相由若干个换流模块组成；
（3）功率单元采用模块化的结构设计，IGBT 采用半桥结构，使功率单元结构紧凑；
（4）每个功率模块预留模块测试端口，使得调试、维修方便；
（5）装置大功率电力电子元器件应具有完善的保护功能，包括但不限于以下类型：
直流过压保护；
电力电子元件损坏检测保护；
丢脉冲保护；
触发异常保护；
过压击穿保护等。
IGBT 采用过温保护。
3.1.3 装置控制及保护技术要求
控制屏采用柜式结构，具备抗强电磁干扰能力。
主控制器安装于控制屏中，应由主控机箱和触摸屏等几个主要部分组成。
动态无功补偿装置应采用了综合保护策略，以提高装置可靠性；
保护类型如下：母线过压、母线欠压、过流、速断、直流过压、电力电子元件损坏检测保护、丢脉冲、触发异常、过压、超温、保护输入接口、保护输出接口控制和系统电源异常等保护功能。
4 供货范围
4.1 设备明细数量
本工程以 10kV 侧母线无功功率为控制目标，所需设备为 9Mvar 的 SVG+FC 系列高压链式动态电能治理成套装置，每套装置由容量为 5Mvar 的 SVG 本体及 4Mvar 的 FC 高压电容器组并联组成（兼具滤波能力）,共计 3 套。
4.2 供货分界点
双方一次设备供货分界点：供方 SVG 装置柜体进线点。
双方二次设备供货分界点：供方供货设备二次接线端。
注：1、SVG 启动柜、功率柜、控制柜柜体间连接铜排、光纤等由供方提供。
2、SVG 柜外及设备间工程用一次、二次电缆及附件由需方提供。
3、SVG 本体保护由供方提供。
4、开关柜、开关柜配套的线路保护装置由需方提供。
5 技术服务
5.1 项目管理
合同签定后，供方应指定负责本工程的项目经理，负责协调供方在工程全过程的各项工作，如工程进度、设计制造、图纸文件、包装运输、现场安装、调试验收等。
5.2 技术文件
5.2.1 供方在订货前应向需方提供一般性资料，如典型说明书、外形图和主要技术参数。
5.2.2 在技术协议签订_3 天内，需方或设计方向供方提供基础设计所需资料：
a、站内一次主接线图纸；
b、站内平面布置图纸或其它相关资料；
c、系统运行方式；
d、系统电流互器变比；
e、柜体颜色。
在技术协议签订_14 天内，供方向需方和设计院提供下列资料。
a、组装图：应表示成套装置总的装配情况。包括外型尺寸、总重量、及其它附件。
b、基础图：应标明成套装置的尺寸、基础的位置和尺寸等。
c、电气原理图：应包括成套装置的内部、外部接线。
5.2.3 设备供货时提供下列资料 3 份（另附电子版 AUTO CAD 一份）：设备的开箱资料除图纸资料外，还应包括安装、运行、维护说明书，部件清单，工厂试验报告，产品合格证，内部安装接线图。
5.2.4 最终图纸应注明供方、需方的订货合同号并有明显最终版标记。最终资料提交后不得任意修改，设备到货后与所提资料不符所造成的一切返工和损失由供方负责赔偿。
5.2.5 未尽事宜由设计院、需方、供方本着为工程负责的原则友好协商确定。
5.3 现场服务
在设备安装过程中供方应派有经验的技术人员，协助需方按标准检查安装质量，处理调试投运过程中出现的问题，对安装和运行人员进行一次技术培训。
5.4 质保期限
货到现场验收合格后，保修期 1 年，在保修期内，无论任何部分(包括外协件)属于质量问题而损坏的，乙方均应无偿修理或更换，在质保期后，乙方将继续提供优质服务，若出现产品质量问题，在接到甲方通知后 24 小时给予回复。
6 装置试验
6.1 概述
成套设备的试验将在设备安装后由安装单位在现场完成，供方负责配合。供方建议的任何高于国家标准有关条款的试验标准将被接受，并优先采用。
6.2 出厂试验
每套动态无功发生装置均应在工厂内进行组装出厂试验，出厂试验的技术数据应随产品一起交付需方。
外观检查；
装置功能与性能试验；
绝缘电阻；
介质强度试验。
6.3 现场验收试验
装置到达现场后，由安装单位按本协议进行现场验收试验。
7 工作安排
7.1 供方的工作范围包括动态无功补偿及成套装置的设计、制造和指导调试；
7.2 需方的工作范围如下：
7.2.1 需方负责为 SVG 装置提供必要的空调、风机等冷却、通风设备（含风道），保证 SVG补偿室的温度在 0℃～40℃，控制室湿度≤65%（25℃）。
7.2.2 土建及设备基础
需方负责整套装置的土建、通风、照明及建筑物防雷接地、消防设计及实施，并按照供方提供的基础图纸制作设备基础。
7.2.3 设备收货卸货
供方设备到达现场后需方负责收货、卸货工作，大型设备可以直接吊装到位，其他设备需妥善保管。设备开箱时需需方、供方人员同时在场，并对照发货清单进行清点，清点无误后由需方确认签字。
7.2.4 设备安装
需方负责整套设备的安装工作供方负责指导，具体安装工作如下：
设备就位，包括 SVG 柜体等；
电缆敷设及电缆头制作；
设备二次电缆敷设及接线供方负责指导；
成套装置的验收试验。
供方负责具体安装工作如下：
SVG 装置柜体内部的光纤、一、二次接线；
协助完成成套装置的验收试验。
8 质量保证
8.1 供方应保证制造过程中的所有工艺、材料等(包括供方的外购件在内)均应符合本规范的规定。
8.2 供方应有遵守本规范中各条款。
9 包装、运输和贮存
9.1 设备制造完成并通过试验后，应及时包装，否则应得到切实的保护,确保其不受污损。
9.2 所有部件经妥善包装或装箱后，在运输过程中尚应采取其它防护措施，以免散失损坏或被盗。
9.3 在包装箱外应标明需方的定货号、发货号。
9.4 各种包装应能确保各零部件在运输过程中不致遭到损坏、丢失、变形、受潮和腐蚀。
9.5 包装箱上应有明显的包装储运图示标志(按 GB191)。
9.6 整体产品或分别运输的部件都要适合运输和装载的要求。
9.7 随产品提供的技术资料应完整无缺，提供份数符合 GB11032 的要求。

法拉德电气技术部
2017 年 6 月