CN104124687A - 一种双sfc系统拓扑结构 - Google Patents

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梁少华
高苏杰
魏伟
刘为群
石祥建
张雷雷
秦俊
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ANHUI XIANGSHUIJIAN PUMPED STORAGE STATION
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
NR Electric Co Ltd
State Grid Xinyuan Co Ltd
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ANHUI XIANGSHUIJIAN PUMPED STORAGE STATION
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
NR Electric Co Ltd
State Grid Xinyuan Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种双SFC拓扑结构，其特征为：2套SFC共用输入断路器、输出断路器、输入变压器、输出变压器等设备；控制系统通过对6台隔离开关的合闸及分闸操作实现2套SFC系统的主备用切换。本发明提出的双SFC拓扑结构，可解决SFC改造项目场地不足的问题，节省建设成本，系统切换时间短，有着很好的实用性、经济性和可靠性。

Description

一种双SFC系统拓扑结构
技术领域
本发明属于电力电子技术及拓扑结构领域，特别涉及一种双SFC系统拓扑结构。
背景技术
静止变频器(Static Frequency Converter，简称SFC)是一种同步电机启动设备，它把工频电流经整流及逆变变换后，输出频率和幅值可变的变频电流，将同步电机平稳拖动到目标转速，避免对电网接入点的影响。SFC系统通常用于大型抽水蓄能机组启动、大型燃机机组启动及少数大型风机启动场合。
SFC系统属于交直交变流器，SFC系统一般由输入断路器、输入变压器、整流阀组、直流电抗器、逆变阀组、输出刀闸、输出变压器(若有)、输出断路器等设备组成。目前互为备用的两套SFC系统，均为独立配置的SFC系统，详见图1。独立2套配置的SFC系统，一般适用于基建项目，即在项目建设之处，就设计好两套独立SFC系统相关设备的布置空间。
但对于改造项目尤其是原有一套SFC，为提高运行可靠性需增加一套SFC系统时，通常面临场地不足的问题。而大型抽水蓄能机组通常布置在山洞内，若要临时增加设备布置场地非常困难。
图1是独立配置的2套SFC系统示意图。
图1中：
1-#1SFC输入断路器1
2-#1SFC输入断路器2
3-#1SFC输入变压器
4-#1SFC直流电抗器
5-#1SFC输出刀闸2
6-#1SFC输出刀闸1
7-#1SFC输出变压器
8-#1SFC输出断路器
9-#2SFC输入断路器1
10-#2SFC输入断路器2
11-#2SFC输入变压器
12-#2SFC直流电抗器
13-#2SFC输出刀闸2
14-#2SFC输出刀闸1
15-#2SFC输出变压器
16-#2SFC输出断路器
发明内容
本发明的目的，在于提出一种双SFC系统拓扑结构，它可解决SFC系统改造项目场地不足的问题，新增单套SFC设备成本下降约35％，切换时间短，有着很好的实用性、经济性及可靠性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
(1)2套SFC共用输入断路器、输入变压器、输出变压器及输出断路器，见图2。
独立配置的1套SFC系统包括输入断路器、输入变压器、整流阀组、直流电抗器、逆变阀组、输出刀闸、输出变压器、输出断路器等设备。其中，输入断路器、输入变压器、输出变压器、输出断路器为双SFC拓扑结构共用设备。
(2)在输入变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器高压侧布置2台隔离开关，见图2。
隔离开关1，布置在输入变压器低压侧与#1SFC系统之间；
隔离开关2，布置在#1SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关3，布置在#1SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间；
隔离开关4，布置在输入变压器低压侧与#2SFC系统之间；
隔离开关5，布置在#2SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关6，布置在#2SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间。
(3)控制系统通过对6台隔离开关的分闸及合闸操作实现2套SFC系统的主备用切换，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3处于合闸位置时，#1SFC处于主用状态，#2SFC处于备用状态；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6处于合闸位置时，#2SFC处于主用状态，#1SFC处于备用状态。
(4)6台隔离开关之间、隔离开关与输入断路器之间设计联锁逻辑，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于分闸位置时，隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6才能够合闸；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于分闸位置时，隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3才能够合闸；
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于合闸位置或隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于合闸位置时，输入断路器才能够合闸。
本发明提出的双SFC拓扑结构，可解决SFC改造项目场地不足的问题。与独立两套SFC系统配置方式相比，采用双SFC拓扑结构，新增单套SFC设备成本下降约35％，切换时不需要操作SFC系统外部设备，切换时间短、运行稳定，有着很好的实用性、经济性和可靠性。
附图说明
图1是独立配置的2套SFC系统示意图；
图2是双SFC系统拓扑结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
说明书附图图2中：
1-输入断路器1
2–输入变压器
3–隔离开关1
4-#1SFC直流电抗器
5-#1SFC输出刀闸2
6-#1SFC输出刀闸1
7–隔离开关2
8–隔离开关3
9–输出断路器
10-输入断路器2
11–隔离开关4
12–#2SFC直流电抗器
13-#2SFC输出刀闸1
14-#2SFC输出刀闸2
15–隔离开关5
16–隔离开关6
17–输出变压器
本发明提供一种双SFC系统拓扑结构，包括如下步骤：
(1)2套SFC共用输入断路器、输入变压器、输出变压器及输出断路器，见图2。
独立配置的1套SFC系统包括输入断路器、输入变压器、整流阀组、直流电抗器、逆变阀组、输出刀闸、输出变压器、输出断路器等设备。其中，输入断路器、输入变压器、输出变压器、输出断路器为双SFC拓扑结构共用设备。
抽水蓄能机组一般布置在山洞里，空间非常紧凑，除非电站基建时期留有新增1套独立SFC系统的空间，很难找到布置整套SFC系统的场地。共用变压器及断路器后，新增SFC的占地面积将大大减少，约为整套SFC系统占地面积的一半。
以主流的300MW抽水蓄能机组SFC系统为例，SFC系统容量约为15MW-20MW，其输入断路器1、输入断路器2、输入变压器、输出变压器、输出断路器约占整套SFC系统占地面积的50％以上。
以下某300MW抽水蓄能机组SFC设备尺寸数据：
断路器柜尺寸(长×宽×高)：800mm*1600mm*2400mm，数量：3面；
输入变压器尺寸(长×宽×高)：3850mm*2150mm*3850mm，数量：1台；
输出变压器尺寸(长×宽×高)：3850mm*2150mm*3850mm，数量：1台；
除共用设备外，SFC系统尺寸(长×宽×高)：7500mm*1600mm*2400mm，数量：1套。
目前一台300MW抽水蓄能机组SFC设备价格约2000万，输入变压器1台、输出变压器1台、断路器柜3面国内报价约700万，采用双SFC系统结构，新增单套SFC设备成本下降35％左右，经济效益显著。
(2)在输入变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器高压侧布置2台隔离开关，见图2。
隔离开关1，布置在输入变压器低压侧与#1SFC系统之间；
隔离开关2，布置在#1SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关3，布置在#1SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间；
隔离开关4，布置在输入变压器低压侧与#2SFC系统之间；
隔离开关5，布置在#2SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关6，布置在#2SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间。
(3)控制系统通过对6台隔离开关的分闸及合闸操作实现2套SFC系统的主备用切换，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3处于合闸位置时，#1SFC处于主用状态，#2SFC处于备用状态；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6处于合闸位置时，#2SFC处于主用状态，#1SFC处于备用状态。
2套SFC系统的主备用切换通过6台隔离开关的合闸及分闸操作来实现，切换时不需要操作SFC系统外部开关及刀闸等设备，切换安全方便、切换时间短、运行稳定可靠。
(4)6台隔离开关之间、隔离开关与输入断路器之间设计联锁逻辑，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于分闸位置时，隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6才能够合闸；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于分闸位置时，隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3才能够合闸；
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于合闸位置或隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于合闸位置时，输入断路器才能够合闸。
通过隔离开关之间的联锁、隔离开关与断路器之间的联锁设计，保证每次只有一套SFC系统在主用状态，并且6台隔离开关均不带负荷分断。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双SFC拓扑结构，其特征在于：
(1)2套SFC共用输入断路器、输入变压器、输出变压器及输出断路器；
(2)在输入变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器低压侧布置2台隔离开关，在输出变压器高压侧布置2台隔离开关；
隔离开关1，布置在输入变压器低压侧与#1SFC系统之间；
隔离开关2，布置在#1SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关3，布置在#1SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间；
隔离开关4，布置在输入变压器低压侧与#2SFC系统之间；
隔离开关5，布置在#2SFC输出刀闸2与输出变压器高压侧之间；
隔离开关6，布置在#2SFC输出刀闸1与输出变压器低压侧之间。
2.如权利要求1所述的一种双SFC拓扑结构，其特征在于，控制系统通过对6台隔离开关的分闸及合闸操作实现2套SFC系统的主备用切换，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3处于合闸位置时，#1SFC处于主用状态，#2SFC处于备用状态；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6处于合闸位置时，#2SFC处于主用状态，#1SFC处于备用状态。
3.如权利要求2所述的一种双SFC拓扑结构，其特征在于，6台隔离开关之间、隔离开关与输入断路器之间设计联锁逻辑，具体描述如下：
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于分闸位置时，隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6才能够合闸；
隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于分闸位置时，隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3才能够合闸；
隔离开关1、隔离开关2、隔离开关3均处于合闸位置或隔离开关4、隔离开关5、隔离开关6均处于合闸位置时，输入断路器才能够合闸。
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