1、 ABB Group - 1 -9-Jun-22 PCS100 AVC Active Voltage Conditioner 动态电压调节器动态电压调节器产品介绍产品介绍 ABB Group - 2 -9-Jun-22 Power Quality Event Theory电能质量事件理论电能质量事件理论 ABB Group - 3 -9-Jun-22 Voltage Sag 电压暂降电压暂降n工业领域最常见的电能质量问题是电压暂降n电压暂降(Voltage Sag)国内也称电压跌落、电压骤降、电压凹陷和晃电等等。是指电压有效值的突然下降，然后又迅速恢复正常的现象。 n电压暂降不同于电压偏差或欠
2、电压，多为偶然突发事件。n IEEE标准对电压暂降的定义是：电压有效值的突然下降，持续时间为半个周波至1分钟，以剩余电压百分比为度量。n根据EPRI（美国电科院）权威数据，92以上的电能质量事件为电压暂降和暂升，其它电能质量事件所占比例不到8。 ABB Group - 4 -9-Jun-22 n发生频次高、事故原因不易察觉n影响范围广，输电系统故障引起的电压暂降甚至可传播数百公里n电压暂降深度多为30%（0.7-0.9p.u.)以内，持续时间多小于1秒钟n就现象而言，电压暂降并不是新问题。但是，随着工厂自动化程度的提高和各种新型敏感负荷的大量应用，暂降带来的危害和影响越来越突出。n已成为造成经
3、济损失最大的电能质量问题电压暂降特征电压暂降特征 ABB Group - 5 -9-Jun-22 n电力供应已经变得很可靠n长时间的电力中断非常少见n电压暂降问题越来越受关注n设备变得更加敏感Power Quality (PQ) 电能质量电能质量 ABB Group - 6 -9-Jun-22 n 无论电力公司花多少代价来改善电网，但是还是无法避免电压暂降或暂升等电力品质问题的发生，给电力用户带来不良影响。n雷击、短路故障和大电机启动是引起电压暂降的主要原因雷击、短路故障和大电机启动是引起电压暂降的主要原因n电能质量问题的产生原因n天气原因n闪电闪电n暴雨n大风n下雪n偶然事件n车祸n建筑施工
4、，起重机，挖掘机n人员误操作n动物触线n其它n大电机启动n短路故障n线路切换n配电装置故障电能质量问题原因电能质量问题原因 ABB Group - 7 -9-Jun-22 电压暂降原因电压暂降原因n电网之间的相互影响 ABB Group - 8 -9-Jun-22 某工厂某工厂20052010年年电压暂降事件统计电压暂降事件统计说明:电压下降幅度: (标称电压-实际供应电压)/(标称电压) 100%n 电压暂降共发生 116次；n平均每年发生23.2次；n 电压暂降幅度在50%内占 98%； n 引起设备停机占47% (55/116)；电压下降幅度(电源电压) 有停机 无停机0% 0% (11
5、0V) 电压暂降持续时间(Sec)0.20.20.10.10.020.020.50.51 153%(61次)30%(35次)11%(13次)4%(5次)06. 7.1208. 6.051 10 02010. 2.202%(2次)09. 7.509.10.2307.11.23 瞬间电压暂降现象10% 10% (99V) 20% 20% (88V) 30% 30% (77V) 50% 50% (55V) 100% 100% (0V) AVC 40%AVC 40%保护范围保护范围雷电(57%)事故(29%)其他(7%)原因明(7%) 电压骤降原因电压骤降发生的主要原因是雷电，占 57% ABB Gr
6、oup - 9 -9-Jun-22 Utility电源电压暂降危害电压暂降危害 ABB Group - 10 -9-Jun-22 n产品损失n半导体晶圆损坏和浪费，原料报废n生产时间的损失n重新启动生产线需要很长时间n降低产品品质n芯片测试和封装n设备寿命被缩短甚至被损坏n直流电机控制器保险丝烧毁n不平衡电流使电气设备寿命缩短n整流器，变频调速，直流电机控制器无法保证在设计参数内运行n降低用电效率n电压平衡时电动机效率最高n延误交货时间电压暂降危害电压暂降危害每年损失每年损失 = 千亿美元千亿美元原因原因影响影响后果后果短路事故雷雨天气敏感设备 跳闸或损坏产品报废浪费生产时间工厂停产工厂停产电
7、压突变电压突变n电压暂降带来的危害与行业和负载性质有关。n连续性生产行业受影响程度最大，单次电压暂降造成的经济损失从数万元到数千万元不等。 ABB Group - 11 -9-Jun-22 n据统计和案例反映，造成用电设备异常运行或突然停机的绝大部分电能质量问题是电压暂降。n如果出现莫名奇妙的偶然停机事故，且在雷雨季节发生频次相对较多，则首先需要考虑电压暂降问题。n若条件允许，也可加装电压扰动监测设备。如何判断电压暂降如何判断电压暂降 ABB Group - 12 -9-Jun-22 n半导体与电子业n芯片制造（光刻，蚀刻，离子注入，RFI设备等）n测试和封装（需要稳定的电压以保证测试的可靠性
8、）n平板显示（TFT-LCD、OLED）n硬盘与存储器制造n光电产业（光纤等）n多晶硅（硅片多线切割）n线路板（镀铜设备、镭射钻孔机等）n汽车n涂装，机器人，CNC精密数控机床，冲压设备n制药（冻干机等）n化纤（绕线机，冷凝设备）n钢铁（扎机，变频器）n石化（变频器）n烟草（高速卷包机，变频器）n塑料n挤塑机，多层薄膜挤出机行业和举例行业和举例n水处理（杀菌系统）n饮料行业n玻璃n纸浆与造纸n医院n核磁共振扫描仪等n高速包装n印刷n重启机器浪费时间，延误交期n精密机械加工 ABB Group - 13 -9-Jun-22 PCS100 AVC 概述概述 ABB Group - 14 -9-Ju
9、n-22 AVC用途用途n保护敏感设备或流水线，防止设备因供电电压扰动而停机，从而避免严重的停机、停产损失。n电压骤降补偿电压骤降补偿n电压暂升校正n连续在线调压n相角误差修正n电压不平衡修正n电压波动与闪变修正 ABB Group - 15 -9-Jun-22 AVC原理原理nAVC主要构成nIGBT电压源逆变器nIGBT整流器n故障保险旁路n注入变压器n全数字化控制模块（采用DSP高速信号处理器）nAVC串联在供电电源和受保护的负载之间，它会持续监测输入侧电源电压，一旦发现供电电压偏离额定电压水平，AVC会通过IGBT逆变器和注入变压器迅速注入一个适当的补偿电压。nAVC不需要储能元件，因
10、为它从电网中吸取所需的额外能量用于补偿所缺损的电压。 ABB Group - 16 -9-Jun-22 Click on grey boxes for more informationAVC单线图单线图 次级绕组 初级绕组 工厂配电变压器输入 整理器熔断器输入断路器 AVC ABB Group - 17 -9-Jun-22 PCS100 AVC暂降补偿原理暂降补偿原理V100% 电压100% 电流100% 电流25% 电流负载用电80%电压暂降+ 20% 电压由AVC注入80% 电压n在电压发生暂降时电网中往往还剩有部分电能可供使用在电压发生暂降时电网中往往还剩有部分电能可供使用nAVC不含储
11、能元件，电压补偿所需的能量从电网中吸取不含储能元件，电压补偿所需的能量从电网中吸取 ABB Group - 18 -9-Jun-22 电压暂升修正电压暂升修正V100% Voltage100% Current100% 电流9% 电流Load consuming Power110%电压暂升- 10% voltageadded by AVC110% 电压n三相平衡过电压幅值110%n电力输入=电力输出 ABB Group - 19 -9-Jun-22 内部旁路模式内部旁路模式负载用电AVC在自身设备发生故障时会自动转为旁路供电。AVC在旁路模式下逆变器不生成补偿电压， 市电通过注入变压器次级绕组直
12、接为负载供电 ABB Group - 20 -9-Jun-22 Utility Sag电压暂降 PCS100 AVC 电压暂降（骤降）保护电压暂降（骤降）保护 ABB Group - 21 -9-Jun-22 Utility Swell过电压 PCS100 AVC 过电压保护过电压保护 ABB Group - 22 -9-Jun-22 n 电压暂降完全补偿电压暂降完全补偿n 三相低至70剩余电压补偿至100n 单相低至55剩余电压补偿至100n电压暂降部分补偿电压暂降部分补偿n 三相低至30剩余电压n 单相低至0剩余电压标准型标准型PCS100 AVC电压补偿能力电压补偿能力n连续“在线”调压
13、n相角误差修正n电压不平衡修正n电压波动与闪变修正n电压暂升修正相数 市电 (输入 )负载 (输出 )维持时间电压剩余量 补偿后电压幅度390-110%100%连续370%100%30秒360%90%20秒1* 85-115%100%连续1*55%100%30秒标准型标准型30%补偿度补偿度PCS100 AVC补偿能力补偿能力 ABB Group - 23 -9-Jun-22 增强型增强型40%补偿度补偿度PCS100 AVC补偿能力补偿能力n完全补偿完全补偿n三相低至60剩余电压n单相低至40剩余电压n部分补偿部分补偿n三相低至30剩余电压n单相低至0剩余电压n连续“在线”调节电压n过电压和
14、欠电压调节n电压相角误差修正n电压不平衡修正n闪变抑制 40% PCS100 AVC电压补偿能力电压补偿能力相数 市电 (输入 )负载 (输出 )维持时间电压剩余量 补偿后电压幅度390-110%100%连续360%100%30秒350%90%10秒1* 85-115%100%连续1*40%100%30秒 ABB Group - 24 -9-Jun-22 PCS 100 AVC 优点 优优 点点客户受益客户受益免维护，运行成本极低，无环境污染免维护，运行成本极低，无环境污染无电池、飞轮等储能元件无电池、飞轮等储能元件对电网或负载不产生谐波干扰对电网或负载不产生谐波干扰非常适合保护冲击性负荷非常
15、适合保护冲击性负荷强大的过载能力和动态响应能力强大的过载能力和动态响应能力故障率极低，而且设备本身故障不会故障率极低，而且设备本身故障不会引起负载掉电引起负载掉电 效率高达效率高达99不产生谐波污染不产生谐波污染可靠性极高可靠性极高节省大量电能损耗节省大量电能损耗占地极小占地极小可安装在配电间或无尘室，可安装在配电间或无尘室，节省大量节省大量占地成本占地成本 ABB Group - 25 -9-Jun-22 PCS 100 AVC 主要特点n主回路无需串联任何半导体器件，设备自身的故障不会引起断电。n单机容量高达6400KVA,适合保护大功率负载；n环境工作温度最高至50，无需空调设施； n采
16、用模块化设计，可靠性高、备件通用、维修简单快捷n快速响应，0.25ms内开始补偿，10ms内补 偿完毕；n多达5,000条电压扰动事件数据记录；n标准以太网连接。 ABB Group - 26 -9-Jun-22 模块化设计模块化设计n备件数量最少n零件通用性高n维修时间快 ABB Group - 27 -9-Jun-22 典型工厂配置典型工厂配置市电市电普通供电普通供电泵和风扇照明空调加热关键控制负载关键控制负载数据中心数据中心DATA电源电源计算机，服务器ECS,CIM, DCS安全中控系统安全中控系统安全应急门，报警系统AVC也可以保护UPS并延长电池使用寿命UPS必要支持性负载必要支持
17、性负载控制电源控制电源PLC,联锁设备，控制器驱动器，机器人控制动力电源动力电源工艺设备，真空泵与冷却泵，VSD 变频电机监测，激光，紫外线灯等等 ABB Group - 28 -9-Jun-22 操作界面触摸屏图形显示器模块操作界面触摸屏图形显示器模块n可选的图形显示器可以提供：n显示系统的运行状态n事件日志（有日期与时间记录）n故障日志（有日期与时间记录）n网络浏览n串行通信 ABB Group - 29 -9-Jun-22 操作界面图形显示器操作界面图形显示器AVC 在线事件统计AVC 旁路电压扰动事件记录 ABB Group - 30 -9-Jun-22 PCS100 AVC性能性能 ABB Group - 31 -9-Jun-22 50% 剩余电压单相电压暂降剩余电压单相电压暂降输电线路电压暂降AVC输入端电压AVC输出电压相角和幅值修正 ABB Group - 32 -9-Jun-22 三相三相70剩余电压暂降补偿性能剩余电压暂降补偿性能幅值修正输电线路电压暂降AVC输入AVC输出 ABB Group - 33 -9-Jun-22
