西門子6ES7431-1KF10-0AB0

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6RD1725-7AA41-1AA0 SINAMICS PCS 變頻調(diào)速柜 液冷版 （包括 HEM） 250-500V 3AC，50 Hz 電源:870kW（500V AC 時） 460-1100V DC，1050A DC 機柜單元 IP21

SINAMICS PCS 逆變器柜系統(tǒng)

概述

SINAMICS PCS，控制柜，4 門，敞開式

SINAMICS PCS 逆變柜，用于工業(yè)電池存儲系統(tǒng)和靜態(tài)無功功率補償系統(tǒng) (STATCOM) 1)，屬于 SINAMICS 機柜裝置。

可用于公共和工業(yè)中壓電網(wǎng)。

SINAMICS PCS 逆變柜是電池制造商、系統(tǒng)集成商、解決方案合作伙伴、工廠建設者和投資于電池存儲系統(tǒng)或靜態(tài)補償系統(tǒng)的工業(yè)終端客戶的理想選擇1)。

SINAMICS PCS 的使用優(yōu)化了能源效率，同時提高了工廠可用性。

1) 根據(jù)要求

亮點

• 結構緊湊

• 高性能

• 可靠性

• 選型和組態(tài)簡便

• 快速調(diào)試

• 基于 SINAMICS S120 變頻柜/裝置系列，經(jīng)過型式試驗，即連即用，高度優(yōu)化至 2000 mm

• 基于 SINAMICS 平臺工業(yè)設計，具有優(yōu)異的魯棒性、可用性和安全性

• 設計用于工業(yè)和公共電網(wǎng)系統(tǒng)中的可靠線路運行

• 將電池存儲設備連接到工業(yè)或公共中壓電網(wǎng)

• 經(jīng)過技術優(yōu)化的系列設備，采用久經(jīng)驗證的 SINAMICS S120 系列標準組件，備件種類顯著減少

• 選型、組態(tài)和訂購都非常簡便，只有一個訂貨號，統(tǒng)一的客戶文檔

• 高效液體冷卻，可用于苛刻環(huán)境

• 通過高效液體冷卻，實現(xiàn)無源組件的*冷卻

• 降低輔助電源要求，顯著節(jié)能

• 采用高效的液體冷卻，可以簡便地集成到容器或控制室中

• SINAMICS Startdrive 可集成在 TIA Portal 中，CU320-2 PN 標配一個 PROFINET 接口

• 線路連接符合 VDE-AR-N 4110 規(guī)定的單元證書，從而簡化了工廠，加快項目規(guī)劃和實施

• 提供有經(jīng)的 MATLAB/Simu 仿真模型

• 電池選擇靈活，支持不同的電池技術/電壓

• 用于弧島電網(wǎng)和互聯(lián)電網(wǎng)應用

應用

SINAMICS PCS 是一款即連即用、具有所有必要功能的靈活工業(yè)逆變器，符合標準 VDE-AR-N 4110。這包括將固定電池儲能設備連接到公共電網(wǎng)和非公共中壓電網(wǎng)的裝置證書，其電壓質(zhì)量符合標準 EN 50160。

除電網(wǎng)變頻器外，還需要一個中壓變壓器、一個帶有電池管理系統(tǒng) (BMS) 的固定式電池儲能設備以及上位開環(huán)/閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些都不在供貨范圍內(nèi)。

這些組件一起構成發(fā)電系統(tǒng) (PGS)，在電網(wǎng)接入點 (GCP) 連接到中壓電網(wǎng)。

SINAMICS PCS 可用于補償工業(yè)電網(wǎng)中的無功功率，以符合電網(wǎng)運營商規(guī)定的功率因數(shù)。這意味著可以優(yōu)化能源成本。

對于發(fā)電系統(tǒng)和電池儲能設備，必須使用系統(tǒng)證書驗證符合性。SINAMICS PCS 逆變器具有符合 VDE-AR-N 4110 技術連接規(guī)則的裝置證書，可大大減少發(fā)電系統(tǒng)費用。用戶負責整個系統(tǒng)。

經(jīng)的 MATLAB/Simu 仿真模型可用于電廠仿真。

目標行業(yè)和典型應用

用戶側儲能應用（工業(yè)），如：

• 峰值負荷范圍通過盡可能優(yōu)化基本負載的尺寸，優(yōu)化工廠饋電利用率

• 能源管理：通過電池儲能系統(tǒng)的充/放電管理，實現(xiàn)穩(wěn)定的電能供應，以避免負載峰值

• 后備電源1)：電源故障時，可繼續(xù)提供電能，以穩(wěn)定正在運行的進程，并能以協(xié)調(diào)的方式終止

• 通過儲存可再生能源（如光伏），優(yōu)化自身能源消耗

• STATCOM：靜態(tài)無功補償系統(tǒng)1)

• 利用電池儲能裝置，提高供電質(zhì)量

供電側儲能應用（能源和智能電網(wǎng)），如：

• 電池儲能裝置，以覆蓋峰值負載

• 通過使用電池儲能和提供無功功率，調(diào)節(jié)頻率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，來實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定

• 通過提供啟動電能，實現(xiàn)電廠的黑啟動1)

• 微電網(wǎng)和弧島電網(wǎng)：例如：使用并聯(lián)電池，降低燃油成本，優(yōu)化發(fā)電機容量

• STATCOM：靜態(tài)無功補償系統(tǒng)1)

1) 根據(jù)要求

設計

SINAMICS PCS，控制柜，4 門，敞開式

SINAMICS PCS 是一個液冷型有源供電裝置，包括一個有源進線柜 (LCM)、一個有源濾波柜 (AIM) 和一個有源整流柜 (ALM)。
此外，SINAMICS PCS 配有熱交換器模塊（泵柜），其中包含客戶的原水連接。
電網(wǎng)、輔助電源連接和總線電纜都連接在進線柜中。直流電源接入點位于有源整流柜中。

SINAMICS PCS 的硬件相關功能在控制模塊 CU320-2 中實現(xiàn)?？蛻籼囟ǖ拈_環(huán)控制系統(tǒng)（如 SIMATIC S7）必須疊加在控制模塊 CU320-2 上。高級別開環(huán)控制系統(tǒng)的基本任務是控制 SINAMICS PCS（打開/關閉），以及輸入電力公司規(guī)定的整定值和限值。對于涉及電池存儲設備的應用，需要電池管理系統(tǒng) (BMS) 來保護電池不受不允許的工作點的影響。

SINAMICS PCS 通過電廠側配套變壓器接入中壓電網(wǎng)行，可在 250 V 至 500 V 范圍內(nèi)自由選擇不同的額定電網(wǎng)電壓。從而 SINAMICS PCS 可使用不同的電池電壓。

SINAMICS PCS 柜的主要組件一覽

• 進線柜 (LCM)
  進線柜提供用戶側接入點。其中包括：低壓斷路器、電網(wǎng)側電壓測量和輔助電源接入點。
  此外，測試和傳輸端子排與控制模塊一起提供，并與高級別開環(huán)控制系統(tǒng)連接。低壓斷路器具有集成的過載和短路保護功能。

• 有源濾波裝置 (AIM)
  有源濾波裝置包括柵極濾波器和可選交流側預充電電路以及電壓檢測裝置。

• 有源整流裝置 (ALM)
  有源整流裝置包括電網(wǎng)變頻器以及相關的開環(huán)和閉環(huán)控制組件。
  有源整流裝置包含直流熔斷器和接線片，用于直流電源和/或電池儲能設備。

• 換熱器裝置 (HEM)
  換熱器裝置包含整個系統(tǒng)的再冷卻系統(tǒng)。這是系統(tǒng)側冷卻水供應的連接點。

SINAMICS PCS，系統(tǒng)解決方案

功能

SINAMICS PCS 電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器通過改變直流電壓來控制電池充放電過程。

如果 SINAMICS PCS 的直流電壓低于電池空載電壓，則將電能饋入電網(wǎng)。
否則，給電池充電。
如果轉(zhuǎn)換器處的直流電壓與電池空載電壓一致，則不發(fā)生能量流動。

要饋入電網(wǎng)的有功功率控制器將疊加在電壓控制器上。另外，還可以選擇動態(tài)有功功率的上限和下限值。此外，還有一個無功功率控制器。
上位開環(huán)控制系統(tǒng)必須發(fā)布有功功率和無功功率的設定值以及有功功率的限值。

發(fā)生電壓驟降時，可以采用符合 VDE 4410 的方式，向電網(wǎng)施加 SINAMICS PCS 無功功率。公共直流環(huán)節(jié)中的直流電壓增加到電池的空載電壓。因此，電池不再供電。

集成

在系統(tǒng)方面，運營公司必須提供一種裝置，用于斷開直流電源/電池儲給裝置（在 DC+ 和 DC-）直流連接的所有電極。這至少必須符合標準 IEC 60947（斷路器、負載開關、隔離開關、負載隔離開關和熔斷器保護式隔離開關）的要求，并且必須適合建立安全的電氣斷開點。直流電源/電池儲能裝置的設計和構造必須確保其絕緣，且不直接接地。不允許將 DC+、DC- 或中心點電位接地。

為了符合 EMC 限值，如果需要，必須采取額外的措施（如濾波器、屏蔽電纜、金屬電纜管道等）。為此，建議根據(jù) CISPR 11 在電廠/系統(tǒng)側進行測量。

電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設計用于工業(yè)環(huán)境，應在距離任何住宅環(huán)境至少 30m 的地方運行。所用直流連接電纜的長度不得過 60 m（系統(tǒng)的空間范圍）。在工業(yè)環(huán)境中，允許的排放水平很高。工業(yè)環(huán)境中使用的設備可能具有相對較高的發(fā)射干擾，但也需要具有較高的抗干擾性。
SINAMICS PCS 不適用于住宅區(qū)，因此無法確保此類環(huán)境中的無線電接收適當保護。

運營公司必須使用相應的冗余和備份系統(tǒng)，來滿足整個系統(tǒng)的可用性要求。

SINAMICS PCS 非 UPS 系統(tǒng)。