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荣信股份 晃电问题综合解决方案 荣信电力电子股份有限公司 2010年 06月 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 子装臵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 、 生产装臵多 、 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： . . . T h 1 1 T h 1 n S 1 . . . T h 2 1 T h 2 n S 2 电 源 负 载 备 用 电 源 电 源 负 载 备 用 电 源 . . . T h 3 1 T h 3 n S 3 . . . T h 1 1 T h 1 n S 1 . . . T h 2 1 T h 2 n S 2 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 输入源优先级设臵 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/200A 400V/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： P S 1 P S 2 T S 1 T S 2 2 2 0 K V I 段 母 线 K b 1 K i 2 K b 2 P S 3 T S 3 K i 1 K i 3 P T 1 P T 2 C T 1 C T 2 K b 3 C T 4 C T 5 C T 6 K i 4 C T 3 3 5 K V I 段 母 线 3 5 K V I I 段 母 线 2 2 0 K V I I 段 母 线 1 号 2 号 # 1 主 变 # 2 主 变 3 2 0 1 3 0 M V A , 2 2 0 / 3 5 K V 1 3 0 M V A , 2 2 0 / 3 5 K V 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 P S 1 P S 2 T S 1 T S 2 长 江 变 1 1 0 K V 进 线 2 K b 1 K i 2 K b 2 P S 3 T S 3 K i 1 K i 3 K i 4 P 1 P 2P 3 P T 1 P T 2 C T 3 C T 1 C T 2 9 7 4 8 6 2 7 1 0 7 0 2 7 0 1 K b 3 荆 同 变 1 1 0 K V 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 P S 1 P S 2 T S 1 T S 2 1 0 K V 备 用 3 5 / 1 0 K V K b 1 K i 2 K b 2 K i 1 K i 3 P 1 P 2 P T 1 P T 2 C T 1 C T 2 C T 3 C T 4 3 5 K V 母 线 1 9 5 1 1 0 1 400V/10104A 固态切换开关（ SSTS）解决方案 住化电子 P S 1 P S 2 T S 1 T S 2 主 电 源 备 用 电 源 K b 1 K i 2 K b 2 K i 1 负 载 K i 3 P 1 P 2 P T 1 P T 2 C T 1 C T 2 C T 3 C T 4 1 0 0 0 K V A 400V/1443.4A 固态切换开关（ SSTS）解决方案 安庆石化腈纶厂 K b 2 P S 1 T S 1 总 降 6 k V I 段 K b 1 P S 3 T S 3 K i 1 K i 3 P 1 P 3 6 1 0 3 晴 纶 高 配 6 k V I 段 原 液 1 变 8 1 0 2 P S 2 T S 2 K i 2 K i 4 P 2 晴 纶 高 配 k V I I 段 C T 3 总 降 6 k V 段 6 2 0 7 晴 纶 I 段 晴 纶 段 纺 丝 1 、 3 、 5 、 7 、 9 、 1 1 变 其 它 原 液 2 变 纺 丝 2 、 4 、 6 、 8 、 1 0 、 1 2 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/200A SSTS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 1000 mm（ 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 购臵 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 进的故障限流装臵 。 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（购臵成本、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）： 100KVA/80KW 50,000KVA/40,000KW 其他晃电解决方案 动态电压恢复器（ DVR）： DVR是近年来出现的 DFACTS 装臵，它串联于 电源与敏感负荷之间，是一种串联补偿装臵。当 系统电压发生突变时， DVR 将直流电源逆变成相 应的交流电压，与原系统电压相串联，以补偿系 统电压突变产生的故障电压和正常电压之差，并 保证三相负荷电压的对称性，从而保证了敏感负 荷的正常运行。 其他晃电解决方案 DVR系统结构图： 其他晃电解决方案 DVR主要设计特点： 快速电网电压和负荷电流状态判断； 响应快：动态响应速度小于 4ms； 效率高：正常时系统处于旁路状态，仅电网电压 异常时进行功率补偿； 完备的整体可靠性设计。 其他晃电解决方案 DVR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）： 200KVA/160KW 20,000KVA/16,000KW 其他晃电解决方案 抗晃电变频器： 变频器作为交流电动机节能应用与速度工艺 控制中重要的自动化设备，在我国得到了广泛的 应用。但当电网电压出现晃电时，变频器会发生 直流母线电压欠压保护而停机，从而造成工艺流 程中断等一系列严重后果。 荣信股份在现有成熟变频器系列产品基础上 ， 集成先进能量控制技术 ， 推出了防晃电变频器 ， 从而大大提高了变频器抵御电网电压晃电的能力 ， 能够在恶劣供电环境下确保生产设备的连续运转 。 其他晃电解决方案 抗晃电变频器主要设计特点： 先进的检测技术； 快速直流支撑技术； 独特的柔性闭环控制技术； 完美的网侧及电机侧波形； 专业的热管散热技术； 通用的单元模块设计； 安全的隔离； 完善的保护、诊断。 其他晃电解决方案 抗晃电变频器主要性能指标 : 低压系统： 电压： 400V， 690V，其他电压等级（ 1500V） 容量： 20kVA 1000kVA 中压系统： 电压： 3kV， 6kV， 10kV 容量： 200KVA 10000KVA 其他晃电解决方案 储能系统： 该系统在电压跌落时提供快速的能量支撑， 确保设备正常运行，有效降低晃电对设备运行造 成的影响。同时该系统可对能量进行动态回收利 用，具有显著的节能效果。 其他晃电解决方案 储能系统（续）： 该系统主要由储能单元和能量变换单元组成。 储能单元采用超级电容器和高倍率蓄电池作 为储能器件。超级电容器具有功率密度高、容量 大、充电时间短和寿命长的优点，非常适合短时 大功率场合使用。高倍率蓄电池具有启动功率大、 使用寿命长、比能大、充电快速、自放电小、抗 震动和冲击力强等突出特性，适合于时间稍长的 大功率场合。可根据用户的不同应用场合对储能 单元进行优化配臵。 其他晃电解决方案 储能系统主要设计特点： 快速电压状态判断； 先进的能量控制策略； 快速功率支撑，确保电力电子变换器不受电网电 压晃电影响； 对于位能变化场合，能有效存储能量，节能效果 显著； 完备的整体可靠性设计。 其他晃电解决方案 储能系统主要性能指标： 直流母线电压： 200V,500V,750V、 1500V 额定功率： 100kW 1000kW 功率、电压等级等各参数可根据客户要求配臵。 其他晃电解决方案 定制的 “ 晃电 ” 集成控制系统： 在固态切换开关 SSTS、高速切换开关 HSTS、 新型固态开关、新型动态不间断电源 DUPS、动态 电压恢复器 DVR、抗晃电变频器和储能系统七大产 品基础上，可根据客户的实际需求，进行定制电 力技术方案设计，以提供最经济、最有效的晃电 问题综合解决方案，旨在为用户创建优质坚强高 效的供电网络。 其他晃电解决方案 集成控制系统结构图： 其他晃电解决方案