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| 电力SVG无功补偿装置用水冷系统简介 |
| 发表于：2020/5/25 来源：广州百冠节能科技有限公司_空水冷冷却系统_中央空调节能_高压变频冷却系统_广州百冠节能科技有限公司 |
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大功率电力电子设备在运行过程中，除了要消耗大量有功功率外，还需要吸收大量的冲击性无功功率，这样就会引起配电网系统发生低功率因数、电压波动与闪变、谐波、以及三相不平衡等问题，不仅使配电网供电电能质量逐步恶化，同时谐波还会引起配电网保护控制系统发生“拒动”、“误动”等不利情况发生，降低配电网供电可靠性。因此，在存在大量谐波分量的配电网系统中，进行无功补偿和谐波治理是非常必要的，SVG无功补偿装置应运而生。但SVG工作时会因为功率损耗引起器件发热、升温。随着芯片技术的发展，芯片本身的体积做得越来越小，但功耗却越来越大，热流密度也随之大幅度的提高。高温是SVG失效的主要因素。如何给SVG散热成为了保障设备正常运行的难题。
本文将从SVG切入，介绍SVG的特点和SVG用水冷机组。
什么是SVG?
SVG是一种高可靠、高效率、无污染的高压大功率电能质量治理产品，无功功率补偿装置在电网供电系统中所承担的主要作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器侧的功率损耗以及输送线路上的功率损耗，提高电力系统的供电效率，从而改善电力网络的供电环境
SVG无功补偿系统的优点
同以往的FC、晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor, TSC )、晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor, TCR )、磁控电抗器(Magnetic Control Reactor, MCR )等传统无功补偿装置相比较，SVG具有以下优点:
1）静止运行、安全稳定。SVG中没有大型转动、磨损和机械噪声等，很大程度上提高了装置的使用寿命；
2）提高电力电子系统暂态稳定性，减小系统阻尼振荡；
3）SVG装置采用直流电容器代替交流电容器,装置的体积和损耗都得到了降低；
4）控制灵活和调节范围广。无论在感性还是容性的工况下，SVG都可连续快速调节，响应时间为20-30ms。基于PWM调制的SVG装置，其最快的响应时间可在10ms；
5）谐波量小。在SVG中，一般采用桥式交流电路中的多重化技术、多电平技术，或者PWM技术来消除低次谐波，使较高次谐波减小到可接受的程度；
6）SVG产生的无功电流，基本上不受系统电压的影响。即使系统电压降低，瞬时对其进行补偿，仍然可以确保最大无功电流；
7）SVG端电压对外部运行条件和结构变化不敏感。当外部补偿装置容量与系统容量相接近时，SVC将会变得不稳定，但SVG仍然可以确保系统电压稳定；
8）连接电抗小。
SVG的散热问题
SVG工作时会因为功率损耗引起器件发热、升温，最主要的发热元器件是IGBT功率模块。随着IGBT芯片技术的发展，IGBT本身的体积做得越来越小，但功耗却越来越大，热流密度也随之大幅度的提高。元器件温度过高会缩短元器件的使用寿命，严重时甚至可能造成烧毁，这是限制电力电子器件电流、电压容量的主要原因。电子元器件的失效虽然会受到多种因素的影响，但其中最主要的影响因素还是温度。为此，在使用过程中必须要考虑SVG的冷却问题，以延长SVG的使用寿命，降低SVG的失效率。
SVG装置简介
SVG装置主要由三大部分组成：控制柜、功率柜、启动柜：
1)控制柜：控制柜由工控机、控制系统硬件、电源系统组成。
2)功率柜：主要有功率单元组成，功率单元内部主要有功率单元板、IGBT模块、薄膜电容、突波吸收电容、散热器等组成。
3)启动柜：主要由主开关高压真空接触器、预充电电阻及串联接触器、三相电抗器组成。
功率柜中有大量功率单元会产生较大的热量，在功率单元上安置水冷板来带走热量。水冷系统可以通过让冷媒循环来带走水冷板所吸收的热量。
水机系统简介
水机系统主要由冷却系统与控制系统两部分组成。冷却系统主要由主循环回路、水风换热系统、水冷板组成。主循环回路由立式循环泵和管路组成，为设备提供密闭循环流体所需的动力。水风换热系统采用水风换热器把热量带走。水冷板吸收热量将SVG元件等半导体器件工作时产生的热量带走，经过风冷换热器散热形成一个密闭的循环冷却系统。
相较之于气体冷却，液体冷却的导热系数提高了两个数量级，当功率密度很高时，液冷是公认的控温的实用方法。根据现在的SVG向着尺寸小型化，功率不断增大的发展方向，以及单位发热量不断增大的现状。液冷散热的优势不言而喻。
为了更好的解决SVG设备的散热问题，祥博研发团队权衡风冷和液冷的优缺点，结合SVG设备的发展现状，研发出了针对高热流密度SVG设备的液冷散热系统。
技术优势
1. 冷却液循环单元的设计：电子设备内部只安装有一块规格化与IGBT相贴合的水冷板，能够将电子设备散发的热量及时带走。
①内循环管路集成于水冷板中，结构大大简化的同时，提高了系统的安全性与稳定性。
②方便电子设备的组装和水冷系统的维护工作，散热效率高，减少引入电子设备内部的噪声和振动。
③冷却单元的设计能够满足不同的布局要求，具有较好的可移植性。
2. 冷却液供给单元：集成加热装置可以很好的解决管路的凝露现象。
3. 控制系统：根据进出水口冷却液的流量、温度、压力，以及设备温度等关键信息实时控制散热装置、循环泵和补水泵等设备的动作，维持整个散热系统的有序运行。
特性：密闭循环冷却系统，去离子水质店电阻率可达5MΩ以上PLC智能控制水路，二次冷却，采用水-风冷却方式
应用领域：冶金，大功率电力电子设备
如：特高压直流输变电工程（HVDC）、可控串联补偿器（TCSC）静止型无功补偿装置（SVC）、静止型无功补偿发生器（SVG）、风力发电等。
冷却液在系统内会发生热胀冷缩的现象，为了保持系统压力的稳定，需要通过膨胀罐来维持。
过滤冷却液中的带电离子，使冷却液的绝缘性能保持在5MΩ*cm以上，对应的电导率为0.2uS/cm。
输送冷却介质
过滤冷却液中的杂质，防止应杂质过多，导致冷板流道和管路的堵塞。
提供液冷循环的动力源
换热器内部工作介质为乙二醇溶液，通过流体循环和风机驱动空气流动，将设备的多余热量散发到大气中去，从而保证设备的正常运行。换热器采用板翅式结构，真空钎焊，换热效率高，结构强度好，选择耐腐蚀材料，产品的寿命长，产品总体采用立式或卧式结构设计，可以适应于海上或陆上上。散热功率：40KW~600KW；防腐的等级：ISO12944 C4/C5-I/C5-M。
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