一、拓撲省電
節約成本=變壓器容量*損耗率*利用率*電價
以10Mvar容量機型為例,變壓器損耗為0.5%,年利用率為300天,則年節約成本=10M*0.5%*300*24=360000元。即選用特變電工直掛式TSVG,每年節約用電成本36萬元。
圖1.特變電工TSVG拓撲結構圖
二、散熱系統省電
圖2.風機分組啟停示意圖
如上圖所示,以35KV 30MVar 箱式直掛機型為例:12臺風機分為三組,共用一個風道,由三個接觸器獨立控制,根據當前IGBT結溫和負載量由主控決定三組風機的投切。投切函數示意圖如下:
為了避免一組風機無法運行時影響整機的散熱效果,系統可以自動啟動后續組風機來實現,例如:如果A相風機過熱或者接觸器無法吸合,系統將自動啟動B組風機來接替A組工作。
三組風機的啟停曲線可以根據環境溫度自動修正,當環境溫度較高時,曲線整體向左下方向移動,當環境溫度較低時,曲線整體向右上方向移動。
TSVG能夠實現風機分組啟停的一個結構上的關鍵點是出風口采用了自垂式百頁,這種百頁在風機運行時自動抬起,保證良好的出風性能;風機停止時,百頁自動下垂,有效的使風道封閉,這在做風機分組啟停時,未啟動的風機組出風口自動關閉,保證了整機風道的完整性,防止風道短路的發生,保證了鏈節的可靠散熱。
圖4.a風機運行時自垂式百頁打開 b.風機停止運行時自垂式百頁落下,風道關閉
三、并機系統省電
TSVG內置了每種機型負載量和損耗之間的關系,應用在并機系統中,TSVG可以根據目前并機系統所需的負荷量,選取損耗最小的方式確定并機臺數,進行負荷分配,達到性能和損耗的最佳平衡點。
圖5. 12Mvar升壓機型效率圖表
上圖為12Mvar升壓機型效率圖表,列出了電抗器、IGBT等的損耗數據。在組成并機系統時,主機會綜合SVG主體、連接變壓器或電抗器、散熱系統的綜合損耗數據,根據當前控制模式下的負荷需求,智能決定并機臺數及分配負荷,達到效率與性能的最優。
圖6. 并機系統圖
以上圖4臺12MVar TSVG并機系統為例,主機運行在恒電壓模式,動態控制PCC點電壓,從機作為無功源接收主機的調度,某種工況下,假如主機計算出需要12MVar無功來保證PCC點母線的穩定,則根據并機能耗曲線計算,2臺SVG各發6MVar無功即可滿足要求,這時主機會根據優先級控制兩臺SVG脫網以減小損耗,留下兩臺SVG繼續掛網運行來滿足無功需求。
節約成本=變壓器容量*損耗率*利用率*電價
以10Mvar容量機型為例,變壓器損耗為0.5%,年利用率為300天,則年節約成本=10M*0.5%*300*24=360000元。即選用特變電工直掛式TSVG,每年節約用電成本36萬元。

圖1.特變電工TSVG拓撲結構圖
SVG的散熱系統也是損耗較大的部分,傳統的做法是當SVG并網后散熱系統不論是否需要都會持續工作,這對于大部分西北地區冬季應用來說都是很大的電能浪費。我們基于多年電力電子產品開發經驗,以及對IGBT溫升的仔細研究,通過熱仿真和溫箱整機實驗的方法,得到了IGBT溫升和負載量以及環境溫度之間的函數關系,通過這種函數關系,我們可以準確計算出在一定負荷、一定環境溫度情況下所需的風量,因此實現了風機的分組智能啟停功能,這樣不但降低了散熱系統的損耗,而且見減小了SVG的噪聲,改善了電站的工作環境.

圖2.風機分組啟停示意圖

圖3. 風機智能啟停函數示意圖
上圖為風機啟停函數示意圖,圖中橫坐標為鏈節IGBT平均溫度,縱坐標為當前SVG的負載量,每組風機對應兩條曲線,分別代表風機的啟動和停止。以A組風機為例,當前運行工況下由IGBT平均溫度和SVG負載量兩個坐標可以唯一確定一個位于坐標平面的點,當此點位于A組風機“ON”曲線以上時,風機啟動,風機啟動后只有當坐標點位于“OFF”曲線以下時,A組風機才停止運行,“ON”曲線和“OFF”曲線之間的部分作為控制滯環,避免小的擾動使風機頻繁啟停。從坐標平面可以看出,風機啟動的優先級為A組>B組>C組,停止優先級相反。為了避免一組風機無法運行時影響整機的散熱效果,系統可以自動啟動后續組風機來實現,例如:如果A相風機過熱或者接觸器無法吸合,系統將自動啟動B組風機來接替A組工作。
三組風機的啟停曲線可以根據環境溫度自動修正,當環境溫度較高時,曲線整體向左下方向移動,當環境溫度較低時,曲線整體向右上方向移動。
TSVG能夠實現風機分組啟停的一個結構上的關鍵點是出風口采用了自垂式百頁,這種百頁在風機運行時自動抬起,保證良好的出風性能;風機停止時,百頁自動下垂,有效的使風道封閉,這在做風機分組啟停時,未啟動的風機組出風口自動關閉,保證了整機風道的完整性,防止風道短路的發生,保證了鏈節的可靠散熱。

圖4.a風機運行時自垂式百頁打開 b.風機停止運行時自垂式百頁落下,風道關閉
三、并機系統省電
TSVG內置了每種機型負載量和損耗之間的關系,應用在并機系統中,TSVG可以根據目前并機系統所需的負荷量,選取損耗最小的方式確定并機臺數,進行負荷分配,達到性能和損耗的最佳平衡點。

圖5. 12Mvar升壓機型效率圖表
上圖為12Mvar升壓機型效率圖表,列出了電抗器、IGBT等的損耗數據。在組成并機系統時,主機會綜合SVG主體、連接變壓器或電抗器、散熱系統的綜合損耗數據,根據當前控制模式下的負荷需求,智能決定并機臺數及分配負荷,達到效率與性能的最優。

圖6. 并機系統圖