CN102931719A

CN102931719A - 一种母线不断电切换系统

Info

Publication number: CN102931719A
Application number: CN2011102303039A
Authority: CN
Inventors: 徐辉
Original assignee: CSMC Technologies Corp
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本申请公开了一种母线不断电切换系统，包括：串接在第一隔离开关和第二隔离开关之间的第一固态电源切换开关；串接在第三隔离开关和第四隔离开关之间的第二固态电源切换开关；第一固态电源切换开关和第二固态电源切换开关均包括，并联连接的快速开关和可控硅模块，与可控硅模块相连的过零触发单元，用于在系统中的电流过零点时触发相应的可控硅模块导通。由于触发可控硅模块导通的时间很短，为微秒级，故可以大大缩短备自投的切换时间，实现了不断电切换，保证下游的用电设备运行的可靠性，大大减小下游设备端配置的不间断电源的容量，减小了大量的维护费用、降低了电能损耗，且比不间断电源的保护范围大，增强供电系统的稳定性。

Description

一种母线不断电切换系统

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种具有备用电源的母线不断电切换系统。

背景技术

现有的一种6.6kV母线供电系统中，采用分裂母线结构，该供电系统中配备有两台110kV主变压器，两台主变压器互为备用，当备用的主变压器投入供电系统运行时，切换时间需要6s，由于切换时间长下游用电设备将全部掉电，严重影响了用电设备的正常运行。

可以在下游用电设备端分散配置UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)系统，当供电源头端切换或停电时，UPS系统将支撑下游用电设备的正常工作，但是，采用UPS系统进行不断电保护时，系统建设初期投入费用很大，而且，后续的维护费用也很大，UPS系统的电能损耗较高，安装改造难度大、且UPS系统占用空间大。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种母线不断电切换系统，以缩短备用电源切换时间，实现母线不断电运行，技术方案如下：

一种母线不断电切换系统，包括：第一变压器、第二变压器，所述第一变压器通过第一进线开关、第一隔离开关及第二隔离开关向低压侧母线供电，所述第二变压器作为备用变压器，通过第二进线开关、第三隔离开关及第四隔离开关与所述低压侧母线相连，还包括：

串接在所述第一隔离开关和第二隔离开关之间的第一固态电源切换开关；串接在所述第三隔离开关和第四隔离开关之间的第二固态电源切换开关；

所述第一固态电源切换开关和第二固态电源切换开关均包括：快速开关，以及与该快速开关并联的可控硅模块；

与所述可控硅模块相连的过零触发单元，用于当系统中的电流过零点时触发相应的可控硅模块导通。

优选的，所述可控硅模块具体为：

反并联的第一晶闸管和第二晶闸管，且所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极相连，所述第一晶闸管的阴极与所述第二晶闸管的阳极相连。

优选的，上述母线不断电切换系统，还包括：

连接在所述第二隔离开关和第四隔离开关之间的第三固态电源切换开关，且所述第三固态电源切换开关的一端连接所述第二隔离开关与所述第一固态电源切换开关公共端，所述第三固态电源切换开关的另一端连接所述第四隔离开关与所述第二固态电源切换开关的公共端。

优选的，所述过零触发单元包括：

第一检测单元，用于检测流过第一固态电源切换开关的电流的过零点，并提供控制信号至所述触发信号产生单元；

第二检测单元，用于检测流过第二固态电源切换开关的电流的过零点，并提供控制信号至所述触发信号产生单元；

第三检测单元，用于检测流过第三固态电源切换开关的电流的过零点，并提供控制信号至所述触发信号产生单元；

与所述第一检测单元、所述第二检测单元、第三检测单元相连的触发信号产生单元，用于产生控制所述第一晶闸管和第二晶闸管的导通或关断的触发脉冲信号。

优选的，上述的母线不断电切换系统，还包括：

并接在所述第一隔离开关和第二隔离开关串联支路两端的第一旁路开关；

并接在所述第三隔离开关和第四隔离开关串联支路两端的第二旁路开关；

连接于所述第一旁路开关和第二旁路开关之间的第三旁路开关，且所述第三旁路开关的一端连接所述第一旁路开关与所述第二隔离开关的公共端，所述第三旁路开关的另一端连接所述第三旁路开关与所述第四隔离开关的公共端。

优选的，所述低压侧母线包括I段母线和II段母线，且所述I段母线与所述II段母线之间通过母联开关相连。

优选的，所述第一变压器和所述第二变压器的变比均为110kV/6.6kV。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，通过切换固态电源切换开关实现主备用变压器切换，由于触发所述可控硅模块导通的时间很短，处于微秒级，故可以大大缩短备自投的切换时间，实现了不断电切换，保证下游的用电设备运行的可靠性，与现有的母线切换系统相比，能够大大减小下游设备端配置的不间断电源的容量，减小了大量的维护费用、降低了电能损耗，且比所述不间断电源的保护范围大，增强供电系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一种6.6kV母线电气主接线的结构示意图；

图2为过零触发单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1和图2，图1示出了本申请实施例一种母线不断电系统的电气主接线示意图，图2示出了过零触发单元的结构示意图。

该系统采用分裂母线结构，主要包括：第一变压器1、第二变压器2，两台变压器互为备用为6.6kV母线供电。

所述第一变压器1和第二变压器2的变比为110kV/6.6kV，两台变压器的高压侧连接110kV母线，低压侧连接6.6kV母线，其中：

所述第一变压器1的低压侧通过第一进线开关101，以及依次串接的第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103和第二隔离开关104，与I段6.6kV母线相连。

所述第二变压器2的低压侧通过第二进线开关201，以及依次串接的第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203及第四隔离开关204与II段6.6kV母线相连。

其中，所述第一固态电源切换开关103包括并联连接的第一快速开关PS1与第一可控硅模块，且第一可控硅模块为反并联的第一晶闸管T1和第二晶闸管T2，其中，第一晶闸管T1的阳极与第二晶闸管T2的阴极相连，第一晶闸管的阴极与第二晶闸管T2的阳极相连。

同理，第二固态电源切换开关203包括：并联连接的第二快速开关PS2与第二可控硅模块，且第二可控硅模块为反并联的第三晶闸管T3和第四晶闸管T4，第三晶闸管T3的阳极与第四晶闸管T4的阴极相连，第三晶闸管T3的阴极与第四晶闸管T4的阳极相连。

该6.6kV母线供电系统还包括：用于产生脉冲信号触发所述第一可控硅模块及第二可控硅模块导通的零触发单元(图2所示)。

所述I段6.6kV母线和所述II段母线之间通过母联开关300相连。

第一旁路开关kb1并接于第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103及第二隔离开关104组成的串联支路的两端；第二旁路开关kb2并接于第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203及第四隔离开关204构成的串联支路两端；第三旁路开关kb3串接于第一旁路开关kb1和第二旁路开关kb2之间。

其中，母联开关300常开，第一进线开关201和第二进线开关201常闭，该6.6kV供电系统正常运行时，第一旁路开关kb1、第二旁路开关kb2、第三旁路开关kb3断开。

第一变压器1通过第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103、第二隔离开关104所在的通路向II段6.6kV母线供电；同时，第一变压器1通过第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103、第四隔离开关204所在的通路向I段6.6kV母线供电。第一固态电源切换开关103正常运行时，第一快速开关PS1闭合，第一可控硅模块被短路。

当第一变压器1作为主变压器为6.6kV母线供电，第二变压器2作为备用变压器时，由第一变压器1切换至第二变压器2的切换过程如下：

断开第一快速开关PS1，同时由过零触发单元400产生脉冲信号触发第一可控硅模块导通，电流转移到第一可控硅模块上，从而保证断开第一快速开关PS1时无电弧产生；随后由所述过零触发单元400产生脉冲信号触发第二可控硅模块导通，随后闭合第二快速开关PS2，将第二晶闸管短接，使得第二变压器2通过第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203、第四隔离开关204所在的通路向6.6kVII段母线供电，同时，通过第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203、第二隔离开关104形成的通路向I段母线供电，从而，完成第一变压器1切换至第二变压器2的过程，整个切换过程所用的时间为微秒级，不会使下游用电设备断电。

当第二变压器2正常运行，第一变压器1作为备用变压器时，由第二变压器2切换至第一变压器1的切换过程如下：

断开第二快速开关PS2，同时由过零触发单元400产生脉冲信号触发第二可控硅模块导通，电流转移至第二可控硅模块上，从而保证断开第二快速开关PS2时无电弧产生；随后由过零触发单元400产生脉冲信号触发第一可控硅模块导通，再闭合第一快速开关PS1，将第一可控硅模块短接，此时，第一变压器通过第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103、第二隔离开关104向I段6.6kV母线供电，同时，通过第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103、第三固态电源切换开关301、第四隔离开关204向II段6.6kV母线供电，从而，完成第二变压器2切换至第一变压器1的过程，整个切换过程所用的时间为微秒级，不会使下游用电设备断电。

由于切换过程中第二可控硅模块的触发时间很短，在微秒级，因此，切换时间很短，实现了下游用电设备在不断电的情况下，切换供电电源，从而，保证了下游的用电设备运行的可靠性，与现有的母线切换系统相比，能够大大减小下游设备端配置的不间断电源的容量，减小了大量的维护费用、降低了电能损耗，且比所述不间断电源的保护范围大，增强供电系统的稳定性。

此外，需要闭合所述固态电源切换开关时，首先在系统的电流过零点时刻，触发所述固态电源切换开关中的晶闸管开关导通，再闭合与该晶闸管开关并联的快速开关，由于晶闸管开关导通，快速开关两端的电势相等，不会产生电弧，使固态电源切换开关无电弧操作，同理，断开所述固态电源切换开关时，先断开快速开关，再切除与快速开关并联的晶闸管开关，从而保证切换过程安全可靠。

优选的，参见图1，为保证该6.6kV母线系统的安全，在第一固态电源切换开关103和第二固态电源切换开关203之间串接有第三固态电源切换开关301。

该第三固态电源切换开关301的一端连接于第二隔离开关104和第一固态电源切换开关103的公共端，第三固态电源切换开关301的另一端连接于第四隔离开关204和第二固态电源切换开关203的公共端。第三固态电源切换开关301常闭，只有在紧急情况下才断开。

具体的，所述第三固态电源切换开关301包括第三快速开关PS3和由晶闸管T5和晶闸管T6反并联组成的第三可控硅模块。

第一变压器1正常运行，第二变压器2作为备用变压器时，维修固态电源切换开关的具体切换情况如下：

当需要维修第一固态电源切换开关103时，闭合与第一固态电源切换开关103对应的第一旁路开关kb1，供电电源通过第一旁路开关kb1向I段6.6kV母线供电，随后，断开第一快速开关PS1，断开第一隔离开关102和第二隔离开关104，使第一固态电源切换开关103两端有明显的断口，确保维修人员能够安全操作，同时，确保维修第一固态电源切换开关103时，II段6.6kV母线所连接的下游用电设备不断电。

当需要维修第二固态电源切换开关203时，闭合第三旁路开关kb3，断开第三隔离开关202和第四隔离开关204，使第一变压器1通过第一隔离开关102、第一固态电源切花开关103、第二隔离开关104、第三旁路开关kb3向II段6.6kV母线供电，确保II段6.6kV母线所连接的下游的用电设备不断电。

当需要维修第三固态电源切换开关301时，闭合第三旁路开关kb3，断开第三快速开关PS3及第四隔离开关204，使第一变压器1通过第一隔离开关102、第一固态电源切换开关103、第二隔离开关104及第三旁路开关kb3向II段6.6kV母线供电，确保II段6.6kV母线所连接的下游用电设备不断电。

当第二变压器正常运行，第一变压器作为备用电压器时，维修固态电源切换开关的具体切换情况如下：

当需要维修第一固态电源切换开关103时，闭合第三旁路开关kb3，断开第一隔离开关102和第二隔离开关104，保证第一固态电源切换开关102两端有明显的端口，确保第二变压器2能够通过第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203、第四隔离开关204及第三旁路开关kb3向I段6.6kV母线供电，确保I段6.6kV母线所连接的下游用电设备不断电。

当需要维修第二固态电源切换开关203时，闭合第二旁路开关kb2，断开第二快速开关PS2、第三隔离开关202，确保第二变压器2能够通过第二旁路开关kb2，向I段6.6kV母线供电，确保I段6.6kV母线所连接的下游用电设备不断电。

当需要维修第三固态电源切换开关301时，闭合第三旁路开关kb3，断开第三快速开关PS3、第二隔离开关104，使第二变压器2能够通过第三隔离开关202、第二固态电源切换开关203、第四隔离开关204及第三旁路开关kb3向I段母线供电，确保I段6.6kV母线所连接的下游用电设备不断电。

需要说明的是，本申请提供的母线不断电切换系统不仅适用于6.6kV母线系统中，还可以应用于其它电压等级的供电系统中，本申请对此并不限制。

本说明书中的6.6kV母线系统中，在两条进线上分别串接有电流互感器CT1、CT2，实时检测两条进线上流过的电流值；两条进线上分别连接有电压互感器PT1、PT2，实时检测两条进线上的电压值；三个固态电源切换开关上分别串接有电流互感器CT3、CT4、CT5，分别用于实时检测流过三个固态电源切换开关的电流值。

请参见图2，示出了过零触发单元的结构示意图，该过零触发单元400包括：与分别与所述电流互感器CT3相连的第一检测单元401，用于判断流过第一固态电源切换开关103的电流是否为0、与所述电流互感器CT4相连的第二检测单元402，用于判断流过第二固态电源切换开关203的电流是否为0、与所述电流互感器CT5相连的第三检测单元403，用于判断流过第三固态电源切换开关301的电流是否为0。

与所述第一检测单元401、第二检测单元402、第三检测单元403相连的触发信号产生单元404。

当接收到闭合第一固态电源切换开关103的控制指令时，且当第一检测单元401的判断结果为是时，触发信号产生单元404产生触发第一可控硅模块的触发信号；

当接收到闭合第二固态电源切换开关203的控制指令时，且当第二检测单元402的判断结果为是时，触发信号产生单元404产生触发第二可控硅模块的触发信号；

当接收到闭合第三固态电源切换开关301的控制指令时，且当第三检测单元403的判断结果为是时，触发信号产生单元404产生触发第三可控硅模块的触发信号；

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种母线不断电切换系统，包括：第一变压器、第二变压器，所述第一变压器通过第一进线开关、第一隔离开关及第二隔离开关向低压侧母线供电，所述第二变压器作为备用变压器，通过第二进线开关、第三隔离开关及第四隔离开关与所述低压侧母线相连，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的母线不断电切换系统，其特征在于，所述可控硅模块具体为：

3.根据权利要求2所述的母线不断电切换系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的母线不断电切换系统，其特征在于，所述过零触发单元包括：

5.根据权利要求4所述的母线不断电切换系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的母线不断电切换系统，其特征在于，所述低压侧母线包括I段母线和II段母线，且所述I段母线与所述II段母线之间通过母联开关相连。

7.根据权利要求6所述的母线不断电切换系统，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器的变比均为110kV/6.6kV。