聚焦“新基建”丨隔离电源在柔性直流输电系统中的应用
- 2021-02-08 14:08:00
- 彬彬有礼
- 来源：
- mornsun
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关键字：新基建、特高压、柔性直流输电、换流器、电源方案、金升阳
一、柔性直流输电电源的关键需求
换流器作为整个柔直输电技术的核心部位，主要由高压电容供电，控制后端IGBT有序导通和关断。
超高超宽输入电压
柔性直流输电是将前端的超高电压，通过多个电容串联分压后，进行取电工作。目前，柔性直流输电项目上使用的前端高压电容一般规格在2100VDC，但在上电瞬间，电容缓慢充电，针对各家电力客户的方案不一，其最低输入电压略有不同，基本在500VDC以下，确保低压系统能正常工作；最高电压由后端IGBT耐压值决定，当前最高输入电压可以做到4500VDC。
长期绝缘耐受性
工频电压、雷电冲击电压和操作冲击电压试验，其所施加的试验电压值与运行长期工作电压的作用是有区别的，经受住过电压试验的产品，能否在长期工作电压作用下保证安全运行，还需要进行局部放电试验。
高海拔应用
我国领土区域跨度大，当发电站建在高海拔地区时，配套的电源设备需要满足高海拔应用要求，需要更宽的爬电距离和电气间隙，且高海拔地区的空气相对稀薄，空气对流弱，所以产品需要更高的温度特性。
宽工作温度范围
特高压作为新基建项目，未来会在全国各地建设换流阀。我国地域辽阔，北方地区全年温差大，最低气温会达到-40℃；南方地区全年温度较高，最高环境温度可达40℃，甚至更高。
二、换流阀系统的电源解决方案
VSC（电压源换流器）系统
柔性直流输电系统中两端的换流站都是利用柔性直流输电，由换流器和换流变压设备，换流电抗设备等进行组成。其中最为关键的核心部位是VSC，而它则是由流桥和直流电容器共同组成的。其中，用来为流桥和直流电容器供电的电源，金升阳有专门的产品可以满足供电需求。
目前，主流的应用方案，如上图所示。该系统的最输入电压范围是250-3300VDC，由客户系统进行决定。前端由高压电容进行供电，输出15V为驱动器、霍尔电流检测部分和控制部分进行供电，另一路输出高压400V，为储能电容进行供电。进而控制熔断器进行快速开关。
三、金升阳特高压柔直电源的关键特点
● 超宽输入电压范围：250 - 3300VDC
● 工作温度：-40℃ to +85℃
● 6000VAC高隔离电压（输入-输出）
● 4000VAC高隔离电压（Vo1-Vo2）
● 交流局部放电＜50PC
● 输入欠压保护、防反接保护
● Vo1：输出短路、过流、过压保护
● EMS群脉冲/浪涌抗扰度：±4KV
● 满足5000m海拔高度要求
四、小结
柔性直流输电技术概念于20 世纪80 年代提出，经过三十多年的发展进化，产生的诸多关键性问题逐渐得到一一解决，此技术在HVDC 以及HVAC 系统中得到了越来越多的相关人员及专业的重视。未来，随着电力电子技术的进步和发展，柔性直流输电在解决远距离，大容量输电，新能源分布式电源接入，以及特大型交直流混合电网面临的诸多问题时都将展现出其特有的优势。作为新一代直流输电技术，柔性直流输电为电网输电方式的变革和构建未来电网提供了有效的解决方案。
