【“宏”观直柔】3.分隔是光储直柔设计的基础

文摘   2024-08-18 17:01   北京  


用户端光储直柔低压配电系统是一个多电源的交直流混合的新型配电系统,从公共电网用户的角度看光储直柔低压配电系统是一个产消式电气装置(简称PEI)。对于这样的电气装置的设计,合理的分隔设计是装置中各个系统设计的基础。
















01
分隔含义与类型
在配电系统中分隔的全称应是“电气分隔”,是指在不阻断电能及信号传递的前提下,保证回路中危险的带电部件及外露的导电部分与其他回路和大地之间相绝缘。

对于配电线路间实现电气分隔可以通过电流隔离和简单分隔两种的方式实现:

  • 电流隔离:通过符合 IEC61558-2-6 “安全隔离变压器”防止用于交换电能的两个电路之间的意外导电;
  • 简单分隔:通过满足基本绝缘的变压器等措施在回路之间或回路与局部地之间实现分隔。

电气分隔是各类低压电气装置设计中必不可少的电气安全措施,虽然电流隔离和简单分隔中均采用双回路变压器分隔两个电路,但由于绝缘等级不同,满足的安全要求也不同。根据配电系统中回路电流分隔和电击防护设计要求不同,可采用不同的电气分隔措施。下表所示了电流隔离和简单分隔间的差异:
















02
接地系统与电气分隔
接地系统转换是用户侧光储直柔配电系统设计中绕不过的话题,在电压或电源性质不同的转化点选择合适回路分隔方式,可以在不影响公共电网和其他电源系统安全的前提下,可以建立简化用户侧产消式电气装置的接地系统及相关保护设置,建立相对独立的接地系统。
下图所示了一个光储直流PEI的系统设计简图。图中每一个变流器两端都连接着不同电压或不同性质的供用电回路。

图1光储直流PEI系统简图

图1中连接公共配电网和直流母线的变流器(18)事关交直流两个独立的接地系统设置,应选择内部具有简单分隔设计的变流器。简图中的变流器(21)以外的其他变流器,由于属于同一直流接地系统中,且下端属于非专业人员不易触及或有其他防护措施。则可选择转换效率更高的无隔离式变流器。电气分隔可以隔离交、直流间杂散电流和故障电流的串扰,提高全装置的运行可靠性和保护的有效性,有利于系统的电磁骚扰防护设计。
在交直流混用的电气装置中,不仅可以通过电气分隔在公共交流配电系统与直流微电网间建立两个独立的接地系统,在需要大范围及多级电压供电的电气装置中,也可在需要的节点变流器间通过电气隔离建立相对独立的供电体系,如此方案设计不仅方便直流系统的管理也提高系统的稳定性和故障排查的便捷性。
图2示意了采用750V直流配电母线连接375V装置母线间电气隔离,以优化系统管理的解决方案。

图2
















03
电击防护与电气分隔

采用高于安全电压的直流配电线路供电可以提高供电功率并降低线损,为保证人身安全需要在末端配电转化设备采用电流隔离或SELV系统供电方式,对于这类的末端DC/DC转换变流器(图1中的变流器21)应采用内部具有电流隔离要求的高频变压器作为DC-DC间的隔离。上述方案建议尤为适用于采用DC48V和DC110V供电的非专业人员使用设备的供电线路设计。

用户侧光储直柔配电系统是一个基于各类变流器构建的新型配电系统,合理地运用电气分隔设 置,可在电气安全的基础上最大限度地提高系统的能源转换效率,同时可以优先简化多电源间的接地系统及相应的保护设置,提高系统运行的稳定性。


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图文丨胡宏宇

编辑丨王   洁
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