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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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