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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

高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电,然后送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。


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,输电效率高于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,控制周期最小50μs

    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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