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柔性直流输电装置

柔性直流输电装置



柔性直流输电是基于电压源换流器的高压直流输电系统,是当前最为先进的电力技术之一,主要采用IGBT/PP IGBT作为核心器件。
与同容量交流比较,具有无需无功补偿和电网支撑换相、控制方式灵活、节省投资、减少占地及相同电压下输电距离长等诸多优势,主要应用领域包括:远距离大功率输电;新能源接入,如水电厂、风电场(尤其是海上风电场)、潮汐电站、太阳能电站等;不同额定频率或相同额定频率的交流系统间的非同步运行;构筑城市直流输配电网;偏远地区供电;海上供电等。


直流输电


将发电厂发出的交流电,经整流器变换成直流电输送至受电端,再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。


①  节省材料和走廊,线路造价低
②  无电容电流,损耗小
③  两端交流系统无需同步
④  互联后交流系统短路容量不显著增大
⑤  控制灵活,调节迅速
⑥  有助于提高系统稳定性


柔性直流输电


基于采用全控功率器件(IGBT等)和脉宽调制(PWM)的电压源换流器(VSC)的直流输电技术,因此被称为VSC-HVDC,又称 HVDC Light(ABB)、HVDC PLUS(SIEMENS)。荣信汇科自主研发、设计、制造的智能柔性直流输电成套设备命名为:HVDC Smart。


①   无换相失败,受端可为无源网络
②   有功和无功功率独立控制
③   谐波小,对滤波器要求低
④   可作静止无功发生器运行
⑤   换流站间无需通讯
⑥   潮流反转时直流电压极性不变,利于构成多端系统
⑦   更适用于可再生能源并网、孤岛供电、城市配电网增容改造等应用场合  

 

柔性直流输电是智能全控能源互联网的关键技术,也是当今世界电力电子领域难度最高的技术之一。






  • ●  若干相同功率模块串联产生高电压
    ●  功率模块可采用多种拓扑结构
    ●  通过控制功率器件导通/关断将功率模块
  •   (电 容电压)接入/退出工作主回路
    ●  通过控制相单元内功率模块接入数不变,
  •     产生恒定的直流电压波形
    ●  通过分别控制上、下桥臂功率模块接入
  •     数按正弦规律变化,产生阶梯正弦交流电压
  •     波形



柔性直流系统单线拓扑图









●  低损耗,输电效率高压 99%以上,布局灵活,易扩展

●  全新模块化多电平换流阀控制,兼容不同类型功率模块拓扑及混联

●  广泛适应于交直流联网、孤岛、电网故障等工况下柔性直流系统的安全稳定控制

●  高速实时控制,控制周期高达20μs

●  先进的电容电压不平衡控制技术,不平衡度实时可调,优化、平衡损耗与性能的关系

●  优化的变开关频率控制,50Hz-160Hz根据负载不同智能调节

●  优异环流抑制技术,桥臂环流<1%

●  阀控在50μs内实现快速过流保护闭锁功能

●  双冗余系统,可实现300μs快速无扰动平稳切换

●  有功阶跃响应时间≤80ms,无功阶跃响应时间≤60ms
●  兼容多种标准通讯协议设计,包括IEC61850、IEC60044-8、AURORA等通讯协议
●  全光纤传输,高抗扰能力
●  扩展性强,支持超3000节点的换流器控制
●  512级模块不分组电压平衡高速控制技术,可满足单阀组端间电压1000kV以上控制需求

● 基于压接式PP IGBT和非器件串联功率模块拓扑

● 防爆封装,高度安全可靠性
● 双面散热,高功率密度,使用寿命长

● 2ms内自动高速旁路冗余模式,提高产品可用率

● 分体结构,便于维护






  1、换流阀
  6、直流电压控制性能
  额定电压
  ≤±800kV
  直流电压控制精度
  误差±1%
  额定容量
  ≤5000MW
  直流电压阶跃响应时间
  <50ms
  额定电流
  ≤3125A
  7、换流阀控制性能
  2、功率模块  电容电压不平衡度
  ≤5%
  器件标称电压
  4500V
  桥臂环流
  <1%
  器件标称电流
  1500/2100/3000A
  8、故障处理与冗余切换
  拓扑
  半桥/全桥
  双套控制冗余切换时间
  ≤300μs
  冷却方式
  水冷
  双套控制失电保护动作时间
  <1ms
  3、控制保护硬件性能
  9、使用环境
  换流器控制周期
  100μs
  海拔高度
  ≤3000m
  阀控控制周期
  50μs
  温度
  0~45℃
  换流器控制到阀延时
  350μs
  湿度
  <90%
  阀控到阀延时
  80μs
  地震烈度
  9度
  快速过流保护延时
  50μs
  污秽等级
  户内(微正压)
  4、有功功率控制性能
  10、使用与寿命
  有功功率控制精度
  误差±1%
  设计寿命
  40年
  有功功率阶跃响应时间
  ≤80ms
  年强迫停运次数
  <3
  5、无功功率控制性能
  11、其他
  无功功率控制精度
  误差±1%
  绝缘方式
  空气绝缘
  无功功率阶跃响应时间
  ≤60ms
  冷却方式
  水-风或水-水
  交流电压控制精度
  误差±1%
  防护等级
  IP54
  交流电压控制响应时间
  <60ms





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