一、SST 固態(tài)變壓器應(yīng)用概況
固態(tài)變壓器(SST)作為新一代電力電子變換設(shè)備,具備交直流靈活變換、寬范圍電壓調(diào)節(jié)、功率柔性控制等技術(shù)優(yōu)勢(shì),是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)、適配新能源并網(wǎng)與直流供電場(chǎng)景的核心裝備。
以典型 2.5MW SST 系統(tǒng)為例,整套設(shè)備總寬度 13900mm、深度 1200mm、高度 2350mm,由前端 10kV 中置柜、輸入柜、功率柜、直流輸出柜構(gòu)成;其中功率柜采用 21+3 冗余功率模塊架構(gòu),可實(shí)現(xiàn) 10kV 交流輸入到 200~1000V 直流輸出的高效變換,廣泛應(yīng)用于新能源場(chǎng)站、數(shù)據(jù)中心 800V 直流供電、工業(yè)配用電升級(jí)等場(chǎng)景。
SST 系統(tǒng)覆蓋中壓交流 - 功率電子變換 - 低壓直流全鏈路,柜體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功率模塊密集,運(yùn)行過(guò)程中面臨多重安全風(fēng)險(xiǎn),傳統(tǒng)運(yùn)維模式難以適配:
中壓進(jìn)線側(cè)風(fēng)險(xiǎn):10kV 中置柜易出現(xiàn)絕緣老化、局部放電、母線接點(diǎn)過(guò)熱、內(nèi)部弧光等故障,一旦觸發(fā)將直接導(dǎo)致 SST 全站停電;
功率變換區(qū)風(fēng)險(xiǎn):功率模塊高度集成、發(fā)熱量大,絕緣劣化、模塊拉弧等隱患隱蔽性強(qiáng),故障擴(kuò)散速度快、定位難度大;
直流輸出側(cè)風(fēng)險(xiǎn):直流銅排載流量大易引發(fā)過(guò)熱故障,直流系統(tǒng)絕緣下降隱患難以人工排查,易誘發(fā)接地短路與火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn);
運(yùn)維效率瓶頸:依賴人工巡檢的模式存在巡檢盲區(qū)、隱患發(fā)現(xiàn)滯后等問(wèn)題,缺乏全維度在線監(jiān)測(cè)與主動(dòng)預(yù)警能力,故障處置被動(dòng),停機(jī)損失高。
1、輸入柜前端10kV中置柜,配套全套中壓保護(hù)測(cè)控方案,含AM5SE/ASD300/ARB/APD300等。
2、輸入柜,配置弧光保護(hù)、局放、無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品。
3、功率柜,配置弧光保護(hù)、局放。
4、直流輸出柜,配置直流絕緣監(jiān)測(cè)、直流測(cè)溫、弧光。
5、功率柜配置環(huán)境監(jiān)測(cè)類(lèi)傳感器,如煙感、水浸、溫濕度、微型攝像頭等。
6、上述設(shè)備通過(guò)網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)。
四、分區(qū)域監(jiān)測(cè)方案詳解
10kV 中置柜:進(jìn)線側(cè)全量保護(hù)與監(jiān)測(cè)
作為 SST 系統(tǒng)的總進(jìn)線關(guān)口,中置柜承擔(dān)中壓電能分配與保護(hù)職能,方案配置全套中壓保護(hù)測(cè)控產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)測(cè)一體化。
AM5SE 微機(jī)保護(hù)裝置支持 3PT、3CT 接入,具備三段式過(guò)流、零序過(guò)流、過(guò)電壓、低電壓、電壓不平衡等完整保護(hù)功能,速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間≤40ms;支持 4 組保護(hù)定值切換、故障錄波與事件記錄,便于事故溯源分析,滿足中壓進(jìn)線的繼電保護(hù)需求。
ASD300 開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置集成開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示、斷路器上下口帶電顯示(DXNA)、全電參量測(cè)量、電氣接點(diǎn)測(cè)溫、溫濕度控制等功能,搭載高壓帶電語(yǔ)音防誤播報(bào)功能,一臺(tái)設(shè)備覆蓋開(kāi)關(guān)柜日常運(yùn)維的全部測(cè)控需求。
ATE400 無(wú)線測(cè)溫傳感器針對(duì)母線室搭接點(diǎn)、斷路器上下觸頭、電纜室搭接點(diǎn)等關(guān)鍵接點(diǎn),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)與預(yù)警。傳感器采用 470MHz 無(wú)線傳輸,測(cè)溫范圍 - 50℃~+125℃,精度 ±1℃,外殼通過(guò)阻燃測(cè)試,可適配最高 5000A 的大電流場(chǎng)景。
APD300-L 局部放電監(jiān)測(cè)裝置采用特高頻(UHF)+ 超聲波(AE)+ 地電波(TEV)三合一監(jiān)測(cè)原理,磁吸式安裝于開(kāi)關(guān)柜電纜室,可提前識(shí)別絕緣劣化、局部放電隱患,避免絕緣故障擴(kuò)大化。
ARB4-A3 弧光保護(hù)裝置在母線室、斷路器室、電纜室分別布置弧光探頭,實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)弧光故障全覆蓋。裝置采用無(wú)源弧光傳感器,單判據(jù)動(dòng)作時(shí)間僅 3.8ms,雙判據(jù)動(dòng)作時(shí)間 7.8ms,故障發(fā)生后可快速跳閘,最大限度降低弧光損毀程度。
輸入柜作為中壓電能接入功率模塊的過(guò)渡環(huán)節(jié),電抗器、母線接點(diǎn)是核心發(fā)熱與故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
方案配置:
ARB4-A3 弧光保護(hù),覆蓋母線室、斷路器室、電抗器區(qū)域,快速響應(yīng)內(nèi)部弧光故障;
ATE400 無(wú)線測(cè)溫 + ATC600 導(dǎo)軌式接收器,對(duì)電氣連接點(diǎn)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),接收器空曠傳輸距離可達(dá) 150 米,數(shù)據(jù)穩(wěn)定上傳。
功率柜:功率模塊級(jí)精準(zhǔn)防護(hù)
功率柜是 SST 的核心變換單元,功率模塊密集排布,是發(fā)熱、弧光、局放故障的高發(fā)區(qū)域。
多路弧光保護(hù):采用 ARB4-A6 弧光保護(hù)裝置,單臺(tái)設(shè)備可接入 6 路弧光探頭,對(duì)應(yīng)功率模塊空間在柜壁內(nèi)側(cè)多點(diǎn)布置,實(shí)現(xiàn)模塊級(jí)的弧光故障精準(zhǔn)識(shí)別與快速保護(hù)。
局部放電監(jiān)測(cè):配置 APD300-L 局放裝置,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柜內(nèi)絕緣狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)功率模塊、母線的絕緣劣化隱患,避免突發(fā)絕緣擊穿事故。
多維度環(huán)境監(jiān)測(cè):配套煙感、水浸、溫濕度、微型攝像頭等環(huán)境傳感器,全面感知柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境,從電氣 + 環(huán)境雙維度防控功率柜安全風(fēng)險(xiǎn)。
直流輸出柜:直流系統(tǒng)專項(xiàng)安全管控
直流輸出柜承載大電流直流電能輸出,銅排過(guò)熱、系統(tǒng)絕緣下降是主要安全隱患,方案針對(duì)性配置直流專項(xiàng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。
直流銅排測(cè)溫:雙方案適配不同場(chǎng)景
ATC900 熒光光纖測(cè)溫:采用熒光光纖傳感原理,探頭工頻耐壓可達(dá) 80kV/20cm,測(cè)溫范圍 - 50℃~200℃,精度 ±0.5℃,抗電磁干擾能力強(qiáng),適配高電壓、強(qiáng)干擾的直流場(chǎng)景;
ARTM-8L+PT100 測(cè)溫方案:PT100 傳感器耐壓達(dá) DC4300V,測(cè)溫范圍覆蓋 - 200℃~850℃,采集裝置可接入 8 路傳感器,支持 5 段式告警輸出,性價(jià)比突出。
AIM-T500 直流絕緣監(jiān)測(cè)儀采用注入法原理,可在母線帶電、不帶電狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻,監(jiān)測(cè)范圍 1kΩ~10MΩ,告警閾值可靈活設(shè)置;配合絕緣故障定位產(chǎn)品,還可實(shí)現(xiàn)故障支路精準(zhǔn)定位,大幅縮短直流絕緣故障排查時(shí)間。
五、產(chǎn)品資質(zhì)與品質(zhì)保障
核心產(chǎn)品均通過(guò)檢測(cè)認(rèn)證,性能穩(wěn)定可靠:
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)過(guò)程中,SST 固態(tài)變壓器將在新能源、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)配用電等場(chǎng)景發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,電氣安全監(jiān)測(cè)是保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行的核心底座。