PZ61-2000高频开关直流操作电源系统产品说明书

1PZ61-2000高频开关直流操作电源系统产品说明书V1.0----------------------------------------------------------------------------------许继电源有限公司2009年7月2公司概况许继电源有限公司是专业从事电力操作电源产品开发与制造的企业，公司现有员工280人，其中大专以上学历的专业技术人员占70％以上，是集产品开发、制造、销售于一体的高新技术企业。公司自1994年成立以来，以电力电子技术为核心，产品开发以客户需求为导向，注重技术性能和可靠性，致力于不断提升对客户及时周到的服务，公司业绩实现稳步增长，产品技术和销量始终处于行业领先地位。许继电源专注于为客户提供操作电源的全面解决方案，产品涵盖了直流操作电源、逆变电源、UPS和客户定制电源等。销售覆盖国内的20多个省、市、自治区，并出口到伊朗、土耳其、马来西亚、泰国、越南等国家，总计为客户提供了八千多套电源产品。服务的重点发电工程：黄河小浪底水电站、秦山核电站、浙江玉环4×1000MW电厂、上海外高桥2×1000MW电厂、上海漕泾2×1000MW电厂、天津北疆2×1000MW电厂、辽宁绥中2×1000MW电厂、南京金陵2×1000MW电厂；重点变电工程：向家坝上海±800kV直流输电换流站、贵广Ⅱ回±500kV直流输电换流站、灵宝背靠背换流站、高岭背靠背换流站、西北电网4座750KV变电站、国家电网45个500kV变电站。从1998推出第一代PZ61系列高频开关电源产品，到目前第三代PZ61-2000全新产品的面世，许继电源十多年的发展历程，积累了丰富的网上运行经验，培养了一批高素质的产品开发和工程技术人员，不但能为客户提供技术先进、质量可靠的电源产品，而且能为客户提供全方位的技术支持。投入运行的高频开关电源产品最长达10年之久，综合运行情况如下：◇110KV变电站，系统运行时间为10年；◇220KV变电站，系统运行时间为8年；◇500KV变电站，系统运行时间为6年；◇300MW机组发电厂，系统运行时间为8年；◇600MW机组发电厂，系统运行时间为4年；◇1000MW机组发电厂，系统运行时间为2年；◇220V充电装置投运的最大输出电流为480A；◇110V充电装置投运的最大输出电流为500A。与同类企业相比，许继电源的高频开关电源产品在全国的运行经验最为丰富，产品自投放市场以来，获得多项证书，并成为国家标准《电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求》的主要发起人和制订者。◇1999年4月，通过国家电力公司和国家机械工业局联合专家鉴定；◇2000年5月，国家经贸委专家评审认定为2000年度国家级新产品；◇2008年3月，第一批通过电能（北京）产品认证中心PCCC认证。3产品发展历程许继电源1996年开始研制高频开关电力电源，第一代硬开关电源产品1998年开始批量供货，1999年4月通过原国家电力公司和机械工业局联合鉴定。第二代模数混合控制的软开关电源产品于2002年投产。十多年来，从发电厂到变电站向客户提供了五千多套高频开关电源系统，性能稳定可靠，受到一致好评。1999年12月国内首个在火电厂投入运行，由9个30A/220V高频开关整流器组成的直流操作电源系统是由我公司生产的，距今已可靠运行9年有余，情况良好。我公司开发制造的40A/220V和50A/110V高频开关整流器，目前是国内单模块输出功率最大，系统运行时间最长的产品。2008年8月，许继电源的第三代PZ61-2000系列全数字化控制的软开关电源产品正式投放市场，与第二代产品相比，在高频变换技术、装置系统平台、系统管理平台、模块结构平台和电磁兼容性能方面实现了全面提升。◇高频变换技术：整流模块实现全面软开关变换和数字控制，开关变换频率更高，效率更高，体积更小，智能化水平更高。◇装置系统平台：绝缘检测和集中监控装置采用统一的软硬件平台设计，使不同的装置可以共享硬件平台，不同的硬件平台可以共享软件，方便维护升级。◇系统管理平台：电源系统的集中监控软件采用面向对象的编程方法，通过配置工具满足不同工程需求。对蓄电池的管理实现专家维护与状态分析的有机结合，大大提高了电源系统自动化管理水平。◇模块结构平台：系统的功率变换、绝缘检测和集中监控功能模块统一采用19英寸2U～4U标准机箱结构，并配以装饰塑料面板；开关量采集、电池巡检等辅助功能模块统一采用35mm导轨安装结构；端子接线统一采用插拔式结构。一体化的标准模块结构设计，不但使电源系统的外观得到全面提升，而且大大提高了系统的可维护性，缩短维护时间。◇电磁兼容性能：成套电源系统通过了GB/T19826-2005要求的全部11项电磁兼容（EMC）试验，具有良好的抗干扰能力，对电网及其它设备的干扰小，传导干扰和辐射干扰均小，完全满足智能化控制系统的安装使用要求。为保证直流操作电源系统不间断连续可靠供电，我公司新一代的高频开关电源产品在系统的可靠性设计和保护功能设置上采取了以下措施：◇扩大电网适应范围：交流配电单元采用宽范围电压设计，如双路电源转换系统控制单元的工作电压范围达到200V～500V。◇交流输入三级防雷：交流输入端第一级C级防雷器，保护残压水平＜1.9kV；整流模块输入端第二级D级防雷器，保护残压水平＜1.6kV；整流模块内EMI吸收脉冲残压＜1.2kV。4◇加大功率器件余量：高频开关整流模块的整流桥设计耐压为1600V，MOSFET开关管设计耐压为800V，IGBT开关管设计耐压为1200V，快恢复管设计耐压为1200V。此外，功率管较大的电流设计余量，使工作温升较低。◇全软开关变换技术：全面采用软开关零电流关断技术（ZCS）和软开关零电压开通技术（ZVS），可大幅减小开关管的开关损耗，提高转换效率；而且开关过程由于电压变化率（dv/dt）和电流变化率（di/dt）减小很多，功率开关管承受的电应力较小，可靠性得到很大提高。◇输出并联隔离技术：高频整流模块N+1（2）方式并联输出采用硬件自主均流技术和二极管隔离技术，一方面实现负荷电流自主均分，延长单个模块寿命；另一方面当有模块出现故障时，不影响其它模块正常工作。◇全隔离防尘技术：高频电源模块采用全隔离的防尘散热风道，使对流空气只能通过封闭的散热器风道流出，避免灰尘聚集到控制电路；同时模块的控制电路板经过特殊的三防喷涂处理，可以有效隔离静电吸附尘埃，防止绝缘破坏。◇硅堆开路保护：调压硅堆压降采用实时在线监测，当有硅链出现开路故障时，保护电路立即短接故障硅堆，保证直流控制母线不间断供电。◇全选择性保护：直流配电回路蓄电池组输出和直流馈电输出采用全选择性保护电器设计方案，可以实现级差配合，杜绝短路故障时出现越级跳闸。◇完善的监控系统：电源监控系统采用分散测量和控制，集中管理的集散模式，这种设计思想使系统组成扩容方便、灵活，并可减少监控系统引入的故障因素。电池的智能管理可以完成电池状态检测和容量计算，并根据检测结果进行均充和浮充转换、充电限流以及定时均充等功能。结合电池充电过/欠压或过流的及时报告，可以保证系统的可靠性。5系统型号定义高频开关电力操作直流电源系统的型号规格定义如下：PZ61－2□－□／□直流系统标称电压充电装置额定电流系统配置方案代号配套模块系列号成套产品系列号直流电源屏（柜）◇直流系统标称电压：220V，110V。◇充电装置额定电流：为满配置并联整流模块的额定电流之和。220V整流模块额定电流：5A、10A、20A、30A、40A；110V整流模块额定电流：10A、20A、30A、40A、50A。◇系统配置方案代号用三位数定义如下：111----系统配置方案为1组蓄电池、1组整流器、单母线接线；112----系统配置方案为1组蓄电池、1组整流器、单母线分段接线；121----系统配置方案为1组蓄电池、2组整流器、单母线接线；122----系统配置方案为1组蓄电池、2组整流器、单母线分段接线；222----系统配置方案为2组蓄电池、2组整流器、两段单母线接线；232----系统配置方案为2组蓄电池、3组整流器、两段单母线接线。直流操作电源系统的各种配置方案可以派生多个典型的接线方式，分别在配置方案代号后缀字母A、B、C……等加以区分。各种典型接线方案的单线图和技术特点参见附录。◇用数字2表示系统配置20系列高频开关整流模块、电池巡检模块、绝缘监测模块、配电监控模块和微机监控模块。6系统工作原理系统构成原理：PZ61高频开关直流操作电源系统由交流配电单元、高频整流模块、蓄电池组、硅堆降压装置、绝缘监测装置、电池巡检装置、配电监测单元和集中监控模块等部分组成，系统构成原理接线如图1所示。图1高频开关直流操作电源系统构成原理接线图系统供电原理：高频开关直流操作电源系统的供电原理如图2所示：图2高频开关直流操作电源系统供电原理图交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各个整流模块供电。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器(熔断器或断路器)输出，一方面给蓄电池充电，另一方面经直流配电馈电单元给直流负载提供正常的工作电源。当交流输入电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断地给直流负载供电。无源触点控制输出动力输出*)整流模块动力母线控制母线整流模块至电站监控系统监控模块电池巡检整流模块硅堆降压交流配电单元绝缘监测*)系统不设置硅降压装置时，动力母线和控制母线合并。交流输入配电监测交流正常供电时交流故障停电时蓄电池组交流输入整流模块直流配电直流输出7系统监控原理：高频开关直流操作电源系统的监控构成原理如图3所示：图3高频开关直流操作电源系统监控构成原理图电源系统的监控采用三级测量、控制、管理模式。最高一级为调度中心电源监控后台，电源监控后台通过电站自动化系统以RS485总线、光纤或以太网接入方式与电源系统的微机监控装置连接；电源系统的微机监控装置构成第二级测控；电源系统的第三级测控由下一级的智能设备高频整流模块、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块等配电测控单元组成。电源系统的微机监控装置通过RS485总线与这些智能电源设备联结为一体，同时通过RS485或其它通信方式与电站的后台计算机通信。微机监控装置通过对高频整流模块、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块等配电测控单元发出数据采集和控制命令，获得系统的各种运行参数，实施各种控制，实现对电源系统的“四遥”，满足无人值守的要求。8系统技术指标工作环境条件：◇环境温度：－10℃～＋55℃，24h内平均温度不高于35℃。◇相对湿度：a)在环境温度为40℃时，空气的平均最大相对湿度不超过50％。b)最湿月空气的平均最大相对湿度不超过90％（205℃）。◇海拔高度：设备安装地点的海拔高度应在2000米以下。◇大气压力：80kPa～110kPa。◇安装位置：垂直安装，任一方向不超过5°。◇使用场所：设备安装地点应无强烈振动和冲击，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体，无导电尘埃和引发火灾及爆炸的危险介质，无强电磁场和高频电磁干扰。基本技术参数：◇交流输入电源：a)工作电压：380V±15％。b)工作频率：50Hz±5％。◇直流输出电压：a)系统标称电压：220V；110V；b)专供控制负荷的直流母线电压为系统标称电压值的85％～110％。c)专供动力负荷的直流母线电压为系统标称电压值的87.5％～112.5％。d)控制与动力合并供电的直流母线电压为系统标称电压值的87.5％～110％。e)设置硅堆降压装置，控制负荷与动力负荷混合供电的直流系统：控制负荷直流母线电压为系统标称电压值的87.5％～110％；动力负荷直流母线电压为系统标称电压值的87.5％～115％。◇直流输出电流：a)充电装置额定电流：10A、20A、30A、40A、50A、60A、80A、100A、120A、160A、200A、250A、300A、400A、500A、600A、800A。b)硅降压装置额定电流：20A、40A、60A、80A、100A、200A、400A、