电网晃电问题案例及综合解决方案

电网晃电问题案例及综合解决方案荣信电力电子股份有限公司固态投切开关SSTS解决方案一其他晃电解决方案二三目录产品研究背景产品研究背景1、电网自身存在的电能质量问题：大型非线性、冲击性负荷的投切；雷闪天气：造成线路受损；社会因素：吊车、挖掘机等大型设备作业造成的外力破坏事故。造成电压跌落或供电中断。产品研究背景电压跌落或供电中断的影响：•电压不足；•不平衡继电器误动作；•快速响应继电器误动作；•复位电路误动作（最难被注意到）。产品研究背景举例：•自2006年始，北京市电力公司投资221亿元对电网进行改造，使得北京供电系统的可靠性得到显著增强。•奥运前夕，对北京市的电能质量进行了3个月的实时测量，结果显示：大于1.5s的停电发生了40多次，大于5ms的停电更是发生了成千上万次。•为此，奥运场馆不得不采取数量非常庞大的电力电子装置及数以百计的保障队伍来保电。产品研究背景2、对电能质量日趋敏感的工业自动化设备不断增加：精密仪器、半导体制造、石化、冶金、纺织、玻璃、医疗等重要行业。任何形式的电能质量事故给以上企业带来的经济损失和政治影响都是不可忽视的。产品研究背景IT设备：当电压波动超过40％，持续时间超过12个周波（0.24s）时，导致数据丢失。PLC：电压低于10％时，可工作15个周波（0.3s）；电压低于(50～60)％时，停止工作；数控设备：电压波动范围一般为10％，当电压低于此值、持续时间超过2～3个周波（0.04～0.06s）时，保护性停机。产品研究背景变频调速：当低于额定电压70％，持续时间超过6个周波(0.12s)时停机。精细加工业中的电机，电压波动10％、持续时间超过3个周波时，停机。电机：当电压波动超过（50－30）％、持续时间超过1个周波，控制开关就会跳闸。产品研究背景•电能质量事故案例：IBM公司市场调查：48.5％的计算机数据丢失是由于电能质量引起的。任何因电能质量问题引起的数据丢失都将是非常可怕的。2007年8月韩国三星：停电一天导致6条芯片生产线停工，损失高达4340万美元。2008年5月海力士（Hynix）中国无锡工厂：停电四个小时，损失高达1800万美元。产品研究背景•电能质量事故案例：医院停电：手术无法进行，造成患者感染、病情加重甚至死亡；ICU病房设备无法工作，造成患者死亡等；石油化工：规模化连续性生产、生产装置多、工艺复杂、技术密集，且大量采用先进水平的自动化控制技术，一旦发生系统停电或事故，将直接导致设备停运和工艺流程中断，极易造成人员伤害、重大环境污染和巨大经济损失。产品研究背景•电能质量事故案例：玻璃行业：2006年7月1日晚上9时03分，河南电网发生闪电现象，造成洛玻集团公司洛阳、三门峡共9条正在生产的浮法玻璃生产线停电，经济损失上千万元。民用航空：民航西南管制局牧马山导航雷达站，2002年由于受电压跌落，导致北京-成都某航班偏离航向。四川电网谐波监测站查明原因是该线路上另带有冶金负荷。产品研究背景•电能质量事故案例：军工企业：四川航天工业公司长城机械厂负责生产战略火箭中的伺服系统，其精密仪器的生产车间曾发生因电压跌落导致整个车间照明失电长达十几分钟的事故。产品研究背景行业现状：用户不能要求公用电网大幅度提高供电质量。企业无奈之举：架设双路电源。备自投：机械式开关，典型切换时间数秒到数十秒，不能做到无缝隙切换，开关过程中会产生电弧，降低开关寿命。敏感负荷：要求几毫秒甚至20ms之内完成电源切换，备自投无法实现。产品研究背景SSTS应运而出：应用先进电力电子技术，可在1/4周波之内完成主备电源之间的切换，确保正常供电不受影响，带来良好的经济效益和可靠的安全保证。采用半导体开关器件，开关速度快，且开关过程中不产生电弧，大大提高了切换速度和开关的使用寿命，满足了重要敏感负荷对供电可靠性的苛刻要求。可全面替代现有的备自投开关。固态切换开关（SSTS）解决方案•应用领域：固态切换开关（SSTS）解决方案•应用领域：固态切换开关（SSTS）解决方案•应用领域：固态切换开关（SSTS）解决方案•应用领域：固态切换开关（SSTS）解决方案•应用领域：固态切换开关（SSTS）解决方案电能质量问题电能质量解决方案SSTS固态切换开关UPS不间断电源DVR动态电压恢复器DSTATCOM分布式静止无功补偿装置AVC自适应动态无功补偿装置电压突降＜50％√√√电压突降＞50％√√电力中断＜60秒√√电力中断＞60秒√√电压闪变√√√√固态切换开关（SSTS）解决方案•应用方式：...Th11Th1nS1...Th21Th2nS2电源负载备用电源电源负载备用电源...Th31Th3nS3...Th11Th1nS1...Th21Th2nS2负载分裂母线模式主/备电源模式固态切换开关（SSTS）解决方案•切换过程（先开后合）：固态切换开关（SSTS）解决方案•典型切换波形：“先合后开”切换波形“先开后合”切换波形固态切换开关（SSTS）解决方案•主要性能指标：固态切换开关（SSTS）解决方案•主要设计特点：高速切换，不影响负载供电继电保护与开关一体化设计双备份冗余设计输入源优先级设置单相工作模式远程监测与控制手动/自动切换免维护固态切换开关（SSTS）解决方案•典型产品照片：400V/200A400V/1600A固态切换开关（SSTS）解决方案固态切换开关（SSTS）解决方案•SSTS附加功能：•可作为大容量高速开关使用，在12ms内断开60～200kA之间的任意短路电流，防止事故扩散，不影响上游电网供电安全，同时保护本地设备安全。•避免加装故障限流设备或更换短路电流能力强设备的额外投资。提高经济效益和供电安全。固态切换开关（SSTS）解决方案•典型案例：PS1PS2TS1TS2220KVI段母线Kb1Ki2Kb2PS3TS3Ki1Ki3PT1PT2CT1CT2Kb3CT4CT5CT6Ki4CT335KVI段母线35KVII段母线220KVII段母线1号2号#1主变#2主变320130MVA,220/35KV130MVA,220/35KV海力士半导体35KV/2144.5A固态切换开关（SSTS）解决方案华润微电子PS1PS2TS1TS2长江变110KV进线2Kb1Ki2Kb2PS3TS3Ki1Ki3Ki4P1P2P3PT1PT2CT3CT1CT2974862710702701Kb3荆同变110KV进线#2主变#1主变110KV/45.9A固态切换开关（SSTS）解决方案无锡夏普WSCE液晶工场PS1PS2TS1TS210KV备用35/10KVKb1Ki2Kb2Ki1Ki3P1P2PT1PT2CT1CT2CT3CT435KV母线1951101400V/10104A固态切换开关（SSTS）解决方案住化电子PS1PS2TS1TS2主电源备用电源Kb1Ki2Kb2Ki1负载Ki3P1P2PT1PT2CT1CT2CT3CT41000KVA400V/1443.4A固态切换开关（SSTS）解决方案安庆石化腈纶厂Kb2PS1TS1总降6kVI段Kb1PS3TS3Ki1Ki3P1P36103晴纶高配6kVI段原液1＃变8102PS2TS2Ki2Ki4P2晴纶高配kVII段CT3总降6kVⅡ段6207晴纶I段晴纶Ⅱ段纺丝1、3、5、7、9、11＃变其它原液2＃变纺丝2、4、6、8、10、12＃变其它6kV/630A固态切换开关（SSTS）解决方案现场调试照片2009年，我公司生产的一套400V/200ASSTS在九江石化投运，至今安全运行。典型业绩：固态切换开关（SSTS）解决方案中国政法大学昌平校区，400V/1600A。单电源/带储能系统同时在此运行。固态切换开关（SSTS）解决方案负荷电压切换波形（主电源→备用电源）九江石化设备现场波形记录：固态切换开关（SSTS）解决方案负荷电压切换波形（备用电源→主电源）九江石化设备现场波形记录：固态切换开关（SSTS）解决方案•典型安装尺寸：因电压等级和功率情况的差异，SSTS的柜体尺寸有所不同。以400V/1600A为例，SSTS典型柜体尺寸：柜体：1100×2200×1000mm（宽×高×深）分裂母线方式下：三面柜体结构设计可根据客户现场情况灵活设计！固态切换开关（SSTS）解决方案SSTS、DVR、UPS性能比较技术方案可靠性效率安装占地维护购置成本SSTS简单极高99.99％简单小免维护较低DVR复杂不高≤92％简单大复杂繁琐较贵UPS复杂不高≤90％简单大复杂繁琐昂贵仅考虑效率：以1MVA系统为例，1度电1元，一年内SSTS可比DVR、UPS分别节省70万元、87万元。其他晃电解决方案•高速切换开关（HSTS）：对于双路独立电源（一主一备）供电场合，当其中一路供电电源出现供电异常（电压波动、中断等）时，HSTS可在10～100ms内快速将重要负荷切换至备用电源，从而保证负荷供电的连续性和可靠性。•HSTS应用方式其他晃电解决方案其他晃电解决方案•HSTS主要设计特点10～100ms内高速切换；效率高，可达99.99%;先进的切换控制策略；手动/自动切换；故障波形记录；人机交互方便；可移动式户外安装，节省空间，灵活性高；免维护。•HSTS主要性能指标其他晃电解决方案•新型固态开关：主要由固态开关、金属氧化物变阻器ZnO（限压器）和RC阻容吸收电路构成。当系统出现短路时，可在20ms内分断10～200kA之间的任意短路电流，可有效防止事故扩散，降低对临近用电负荷的影响，同时可作为电力系统配电网中一种先进的故障限流装置。其他晃电解决方案•新型固态开关主要设计特点20ms以内高速分断短路电流；分断能力强，且无燃弧分断；效率高，可达99.99%；新型切换技术；紧凑型无散热片固态开关；可靠的固态开关串并联、同步触发、检测与保护技术；和继电保护配合方便；可移动式户外安装，节省空间，灵活性高；免维护。其他晃电解决方案•新型固态开关主要性能指标其他晃电解决方案•新型动态不间断电源（DUPS）：正常运行时，导通固态开关，负荷由电网供电。此时由控制器对电网电压进行实时监测，如果控制器监测到负荷电压波动超过额定值的10%时，控制器向固态开关发送一个“打开”信号，同时向逆变器发送一个“运行”信号，逆变器即可向关键负荷提供不间断供电。负荷通常在5ms内（最短时间可1ms）被切换到逆变器上。其他晃电解决方案•新型动态不间断电源（DUPS）：当电网电压恢复到正常范围内时，系统将使逆变器输出电压与电网电压同步，之后切换至电网供电。作为扩展功能，当故障时间超过用户设定值时，DUPS系统会向柴油发电机发送一个“运行”信号，启动发电机，之后由发电机为关键负荷供电。其他晃电解决方案•DUPS系统结构图：其他晃电解决方案•DUPS主要设计特点：市电和逆变器之间1/4周波高速切换，最短时间可1ms。高可靠性。电池不需要始终与直流母线连接，因此不会产生直流纹波——避免传统UPS系统直流纹波的影响，电池每两个月进行一次均充，提高电池的可靠性，确保长的电池使用寿命。业内最高的能源效率。可达99.99%以上，自带空调系统。可户外和户内安装。其他晃电解决方案•DUPS主要设计特点(续)：占地面积小。同等容量比在线式UPS节省30～60%面积；模块化设计，易于扩展（N+1冗余能力）；与发电机实现无缝连接；最低的总拥有成本TCO（购置成本、运营成本、维护成本）。同等容量的在线式UPS，仅10年电费成本一项就超过新型动态不间断电源DUPS的10年TCO；完备的整体可靠性设计。其他晃电解决方案•DUPS与传统UPS技术能效比较：如果保护负荷为2000kVA，电费按0.67元/千瓦时计算，使用新型动态不间断电源DUPS之后，每年节省的电费可高达116万元。其他晃电解决方案•DUPS主要性能指标:低压系统：◇电压：400V～1500V◇容量（功率）：25kVA/20kW～2,500kVA/2,000kW中压系统：◇电压：5kV～35kV◇容量（功率）：10