Hvers vegna er það erfitt að hækka spennuþolinmuna?
Fasteindraður straumstjór (SST), sem er einnig kendur sem orkaflutningsstjór (PET), notar spennustigi sem aðalvísir á teknískri matur og notkunarmöguleikum. Í dag hafa SST-er náð spennustöðum 10 kV og 35 kV á miðspennusíðu dreifingarkerfisins, en á háspennusíðu flutningarkerfisins eru þau ennþá í stofnunargrunnarannsóknar- og protótypprufuferli. Töflan hér fyrir neðan sýnir klart núverandi stöðu spennustiga á mismunandi notkunarsviðum:
| Notkunarsvið | Spennustig | Tækniastöða | Athugasemdir og dæmi |
| Gagnagrunnur / Bygging | 10kV | Viðskiptalegt notkun | Það er margt af fullorðnum vöru. Til dæmis, CGIC veiddi 10kV/2.4MW SST fyrir „Austur Gogn og Vestur Reikning“ Gui'an gagnagrunninn. |
| Dreifingarkerfi / Park-stig viðbót | 10kV - 35kV | Sýnishorn verkefni | Sumar áhugaverðar fyrirtæki hafa birt 35kV protótypa og framkvæmt tengingarprufur, sem er hæsta spennustiginn sem erfarin við verklega notkun til dags. |
| Flutningarsíða orkuritsins | > 110kV | Stofnunargrunnskenningarprotótypa | Háskólar og rannsóknarstofnur (líkt og Tsinghua Háskóli, Global Energy Internet Research Institute) hafa útbúið protótypa með spennustigi 110kV eða hærri, en engin viðskiptaleg verkefni hafa verið fundin til dags. |
1. Af hverju er það erfitt að hækka spennustigin?
Ekki er hægt að einfaldlega hækka spennustigin fasteindraðs straumstjórs (SST) með því að leggja saman hluti; það er takmarkað af raða grundvallarlegum tækniherðum:
1.1 Takmarkaður spennuþol orkuflutningshluta
Þetta er kerubottnekin. Núverandi algengir SST-notkunarnir nota síurbundi IGBT eða frekar uppdrætti silíciumkarbid (SiC) MOSFET.
Spennumerking eins SiC hlutar er venjulega um 10 kV til 15 kV. Til að meðhöndla hærri kerfisspennur (til dæmis 35 kV) verður að tengja mörg hlut í röð. En röðun hefur kompíkert „spennujafnvægi vandamál“, þar sem jafnvel minni munur milli hluta getur valdið spennu ójöfnu og valdið falli móðulsins.
1.2 Herðir í hágildis fjölgangstransformatorgerð
Keruplussa SST liggur í stærðarlækkingu með hágildis fjölgangi. En við hágildis fjölganga verða eiginleikar gerðar efni og rafmagnsfeltasprettur mjög flókna. Hærra spennustig, strikari kröfur fyrir gerðarlykkju, framleiðsluferli og hitastjórnun hágildis fjölgangstransformators. Að ná í tíundar kV-spennu fjölgangsgerð innan takmarkaðrar rýmdar táknar mikilvæga herð í efnum og hönnun.
1.3 Flóknari kerfisgrunnbygging og stjórnun
Til að meðhöndla hár spennu, notar SST oft sveigjanlegt mödulsskipulag (t.d. MMC—Modular Multilevel Converter). Hærra spennustig, fjöldi undirmóðuls sem er nauðsynlegur, leifar flókna kerfisgrunnbygging. Stjórnunarherðar hækka eksponensíalega, og kostnaður og brottnámur stiga samhverfa.
2. Áætlanir fyrir framtíðina
Að lokum, tekniþróa eru áfram:
Uppdrætti hlutar: Hærri spennumerking SiC og gallínitríð (GaN) hlutar eru í framleiðslu og standa fyrir grunn fyrir að ná hærri spennu SST.
Ný hönnun skipulags: Ný skemmanet, eins og mengunaraðferðir (sem sameina venjulega transformatora við orkuflutningsbreytir), eru sjónarhorn fyrir hratt gong áfram í hár spennu notkun.
Staðalgerð: Sama og aðili eins og IEEE byrja að setja upp SST-sambærilegar staðlar, þetta mun stuðla að staðalgerð og prufu, að hröða teknísk matur.
3. Yfirlit
Núverandi 10 kV SST hafa komið í viðskiptalegt notkun, og 35 kV stig lýkur hæstu stigi sem er búið að ná í sýnishornsvörkum, en spennustig 110 kV og hærri eru ennþá í stofnunargrunnskenningar. Fasteindraðs straumstjóra spennustig þróast stöðugt, sem fer eftir samstarfslegri þróun í orkuflutningshlutum, efnavísindum, stjórnunarefræði og hitastjórnunartækni.
