CN108964112A - 小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了小汽轮发电机组接入高压厂用电系统的接线结构及其运行方法。该接线结构包括：小汽轮发电机G的出口通过连接断路器Q、隔离变压器以及快速限流器F被接入厂用母线BUS；第一电压互感器PCT Ⅰ被连接在小汽轮发电机G的出口；第二电压互感器(105)被接入母线(100)；第一电流互感器(106)被连接在小汽轮发电机(103)的中性点和接地变压器(108)之间，并且接地变压器(108)被接地；第二电流互感器(107)被连接在快速限流器(102)和母线(100)之间；和快速限流器(102)设置有继电器(109)，并且继电器(109)被连接在第一电流互感器(106)和第二电流互感器(107)之间。本发明能够降低厂用电率并能快速切断短路故障，有效控制发电厂高压厂用电系统的短路电流水平并且提高厂用电系统的运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，特别但不限于涉及一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构及其运行方法。
背景技术
我国的大型发电厂的热蒸汽温度通常高达500～600摄氏度，压力高达几十兆帕，远远超过普通用户的热负荷的参数要求，若进行减温减压后供热，会造成能量损失。因此，大型电厂会设置一台或多台小容量的汽轮机，当高温高压抽气经过小容量的汽轮机做功后可以转化成满足用户热负荷参数的低温低压蒸汽，从而对外供热，同时，小容量的汽轮机还可以拖动发电厂的引风机等机械设备做功或者拖动小发电机发电。
对于小汽轮机拖动小发电机发电而言，无论用户的热负荷需求有多少，都可以将热能差转化为电能。然而，将小汽轮发电机组接入系统会存在以下困难，若选择接入升压站系统，则改造工程量很大、成本很高并且政策审批很难；若选择接入高压厂用电系统，则相对于选择接入升压站系统更具可行性，但是接线结构会受限于原高压厂用电系统的短路电流水平和断路器切断短路电流能力的限制，不能够直接将小汽轮发电机组接入高压厂用电系统。
因此，希望提供一种可靠地、快速消纳小汽轮发电机提供的电能的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构、及其运行方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效提高高压厂用电系统中切断短路电流能力的将小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构以及运行方法。通过判断小汽轮机侧的短路电流和高压厂用电母线侧的短路电流的大小关系，灵活控制与小汽轮发电机相连接的快速限流器和断路器将短路故障切断，极大地保障了小汽轮发电机组的发电安全。本发明还进一步地提供了一种将小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统，介绍了将多个小汽轮发电机组接入厂用电系统的接线结构，在使用多个小汽轮发电机供电的情况下，能够最大程度的保障每个小发电机的运行安全和厂用电系统的运行安全，进一步地，通过设置多个快速限流器，在高压厂用母线出现诸如三相短路故障时，能够快速且灵活的切断短路故障；另外，本发明还具有较高的经济性，节省了电厂的构建维护成本。
本发明提供了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构。
在一实施例中，小汽轮发电机(103)通过串联断路器(101)和快速限流器(102)被接入母线(100)，小汽轮发电机(103)的中性点连接接地变压器(108)并且接地变压器(108)被接地；
第一电压互感器(104)被连接在小汽轮发电机(103)的出口；
第二电压互感器(105)被接入母线(100)；
第一电流互感器(106)被连接在小汽轮发电机(103)的中性点和接地变压器(108)之间；
第二电流互感器(107)被连接在快速限流器(102)和母线(100)之间；和
快速限流器(102)设置有继电器(109)，并且继电器(109)被连接在第一电流互感器(106)和第二电流互感器(107)之间。
优选地，快速限流器(102)的两侧分别设置有隔离开关，快速限流器(102)通过隔离开关被接入母线(100)；
其中，隔离开关用于当快速限流器(102)故障或检修时将快速限流器(102)隔离。
优选地，继电器(109)用于计算小汽轮发电机(103)侧的短路电流和快速限流器(102)侧的短路电流是否相等。
优选地，接线结构还包括隔离变压器(110)，隔离变压器(110)被连接在断路器(101)和小汽轮发电机(103)之间，用于降低小汽轮发电机(103)的短路电流并且隔离单相接地电容电流。
本发明的另一实施例公开了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的运行方法。
在小汽轮发电机(103)启动同期时，第一电压互感器(104)和第二电压互感器(105)分别采集小汽轮发电机(103)的电压和母线(100)的电压，当小汽轮发电机(103)的电压的幅值、频率和相角满足同期电压要求时，通过控制断路器(101)的合闸将小汽轮发电机(103)接入母线(100)；
当高压厂用电系统出现短路故障并且故障电流大于或等于快速限流器保护整定动作值时，则切断快速限流器(102)；当故障电流小于快速限流器保护整定动作值时，则切断故障点相邻的断路器，而快速限流器(102)不动作。
当小发电机回路系统出现短路故障时，第一电流互感器(106)和第二电流互感器(107)分别采集小汽轮发电机(103)侧和快速限流器(102)侧的短路电流，若小汽轮发电机(103)侧的短路电流等于快速限流器(102)侧的短路电流且短路电流超过快速限流器动作整定值时，则切断快速限流器(102)，若小汽轮发电机(103)侧的短路电流不等于快速限流器(102)侧的短路电流或短路电流不超过快速限流器动作整定值时，则切断断路器(101)；
其中，小发电机回路系统包括小汽轮发电机(103)、小汽轮发电机的出口、断路器(101)、快速限流器(102)及快速限流器(102)两侧的隔离开关以及各设备元器件间的连接导体。
优选地，该方法还包括：断路器(101)与馈线断路器保护整定相配合以切断断路器(101)。
优选地，该方法还包括：当小汽轮发电机(103)单相接地短路时，隔离变压器(110)隔离高压厂用电系统的单相接地电容电流。
本发明的另一实施例中公开了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统。小汽轮发电机(203)的出口连接至分裂变压器(210)的一次侧，分裂变压器(210)的一个二次侧通过串联第一断路器(201)和第一快速限流器(202)接入第一母线(200)，分裂变压器(210)的另一个二次侧通过串联第二断路器(301)和第二快速限流器(302)接入第二母线(300)；
小汽轮发电机(203)的中性点连接至接地变压器(208)，并且接地变压器(208)被接地；
第一电压互感器(204)被连接在小汽轮发电机(203)的出口和分裂变压器(210)的一次侧之间；
第二电压互感器(205)被接入第一母线(200)；
第三电压互感器(305)被接入第二母线(300)；
第一电流互感器(206)被连接在小汽轮发电机(203)的中性点和接地变压器(208)之间；
第二电流互感器(207)被连接在第一快速限流器(202)和第一母线(200)之间，
第三电流互感器(307)被连接在第二快速限流器(302)和第二母线(300)之间；
第一快速限流器(202)设置有第一继电器(209)并且第一继电器(209)被连接在第一电流互感器(206)和第二电流互感器(207)之间；
第二快速限流器(302)设置有第二继电器(309)并且第二继电器(309)被连接在第一电流互感器(206)和第三电流互感器(307)之间。
优选地，第一快速限流器(202)的两侧还设置有隔离开关，第一快速限流器(202)通过隔离开关被接入第一母线(200)；
优选地，第二快速限流器(302)的两侧还设置有隔离开关，第二快速限流器(302)通过隔离开关被接入第二母线(300)。
优选地，第一继电器(209)用于判断小汽轮发电机(203)侧的短路电流和第一快速限流器(202)侧的短路电流是否相等。
优选地，第二继电器(309)用于判断小汽轮发电机(203)侧的短路电流和第二快速限流器(302)侧的短路电流是否相等。
本发明的另一实施例公开了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统的运行方法。该方法包括：
当第一母线(200)短路时，通过切换分裂变压器(210)将小汽轮发电机(103)切换到连接母线(300)；
当第二母线(300)短路时，通过切换分裂变压器(210)将小汽轮发电机(103)切换到连接母线(200)。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为现有技术中大型发电厂的升压站系统和厂用电系统的示意图。
图2为现有技术中大型发电厂的升压站系统和接入了小汽轮发电机组的厂用电系统的示意图。
图3为现有技术中接入了小汽轮发电机组的厂用电系统的一个实施例的示意图。
图4为现有技术中接入了小汽轮发电机组的厂用电系统的另一个实施例的示意图。
图5为本发明的一个实施例中的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的示意图。
图6为本发明的另一个实施例中的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的示意图。
图7为本发明的另一个实施例中的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的示意图。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构及其运行方法，当厂用电母线和小汽轮发电机中的任意一个出现短路故障时，能够快速灵敏的控制快速限流器和断路器以达到控制短路电流的目的，从而保障厂用电系统的运行可靠性，更有效地消纳小汽轮发电机组提供的电能并且降低厂用电率，提高了热能和电能的利用率。相对于现有技术而言，本发明除了增设快速限流器，还设置了检测短路电流的电流互感器，根据检测到的短路电流水平控制快速限流器和断路器相互配合以切断短路故障，并且在原有厂用电系统电气主接线的基础上改进了接线结构，使小汽轮发电机能够安全平稳地运行。
术语
如本文所用，术语“厂用电接线”指发电厂中，针对冲用电负荷供电需求所设计的电气接线，其包括厂用变压器、厂用配电装置、电缆和厂用负荷的电路方案。
如本文所用，术语“高压厂用电母线”指用于发电厂厂用电系统为高压厂用电负荷分配电能的母线导体。
如本文所用，术语“短路故障”指一相或多相载流导体接地或者不通过负荷互相接触，由于此时故障点的阻抗很小，导致电流瞬间激增，短路点以前的电压下降，对电力系统的安全运行极为不利。
如本文所用，术语“断路器”指串联与电气回路中，能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并且能关合、在规定时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。
如本文所用，术语“快速限流装置”指一种串联与电气回路中、可以对故障电流包括其最大短路电流峰值进行有效限制的的快速开断设备，能够在短路故障发生的瞬间将其切断。
如本文所用，术语“电压互感器”指一种用于变换线路电压(特别地，将高压变为低压)的设备，也可以用于测量线路或者母线电压，以实现测量、保护、控制的目的。
如本文所用，术语“一次侧”指多绕组变压器中的电能输入侧的绕组，术语“二次侧”指电能输出侧的其他绕组。
小汽轮发电机组接入高压厂用电系统的接线结构及其运行方法
本发明的主要优点包括：
(a)快速切断短路故障
(b)降低厂用电率
(c)提高运行可靠性
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1是现有技术中大型发电厂的电气主接线的结构，包括高压配电装置和厂用电系统。大型发电厂发出的电能需要经过主变压器升压，然后通过高压配电装置送至电网，同时，发电厂的厂用电是通过高压厂用变压器(以下简称“高厂变”)降压后获得。如图1所示，大发电机A提供的电流电压经过主变压器A升压后，被接入到高压母线BUS A，大发电机B提供的电流电压经过主变压器B升压后，被接入到高压母线BUS B。大发电机A还设有连接到高厂变A的支路，因此大发电机A的部分电流电压经过高厂变A的降压处理后，被接入高压厂用电系统母线BUS AⅠ段和BUS AⅡ段，厂用电负荷用电动机M代表，则厂内的电动机从母线BUSAⅠ段和Ⅱ段获取电能。同理可知，母线BUS BⅠ段和BUS BⅡ段从高厂变B接收降压的电力并向厂用电负荷供电。
高压配电装置包括高压母线A和高压母线B，线路1和线路2分别从高压母线A和高压母线B取电，除了图示的设备，高压配电装置还包括未示出的断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等等。线路1和线路2连接至电网，负责将发电厂生成的电力输送至电网。
图2是在图1所示的电气主接线结构的基础上将小汽轮发电机组接入高压配电装置的示意图。如图2所示，小汽轮发电机提供的电流电压经过小机升压变压器(简称“小机升压变”)升压后，电力被送至高压配电装置，进而被送往大电网。小发电机回路除了配置有升压变压器，还配置有针对高压配电装置的断路器间隔。相对于图1的发电厂原电气主接线结构，需要增设升压变、增设高压配电装置的电压等级至少220kV或500kV甚至1000kV，小容量发电机接入高压电网不经济，设备费用几百万甚至上千万，加上一二次设备改造复杂、施工周期长。并关键是新增小机接入电网需要接入系统审批，流程繁复，一般电厂不会考虑。
图3是现有技术中的使用小汽轮发电机向厂用电负荷的孤岛运行示意图。孤岛运行是高压厂用电系统脱离大电网运行的一种方式。如图3所示，小发电机G被连接到小机孤岛运行母线，风机、水泵等机械设备电动机也通过断路器被直接连接到孤岛运行母线。因此，小汽轮发电机发出的点由孤岛运行的厂用电负荷消纳。供电的电负荷总功率与小汽轮发电机功率相匹配。如果小汽轮机是背压机，那么如果要保证发电机频率稳定，背压机需要以电定热方式运行，即小机发出的功率要随着孤网运行的电负荷的功率变化而变化，控制比较负责，与背压机经济可靠的运行方式不负，小背压机一般需要以热定电方式运行；如果小汽轮机采用纯凝机，那么供热能力降低，全厂整体效率降低。
图4是现有技术中的将小汽轮发电机通过断路器直接接入高压厂用母线的示意图。如图4所示，小发电机G和多个电动机被接入高压厂用母线BUS1，高厂变将大发电机G1提供的部分电力经过升压处理后向电动机供电，同时小发电机G也通过母线BUS1向电动机供电，小发电机提供的电能由高压厂用电系统消纳。然而，图4所示的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构不能有效控制厂用电系统的短路电流水平，当出现短路故障时易造成电气设备损坏甚至人身和火灾事故，并且在这种接线结构中，断路器切断短路电流的能力有限。对于现有技术附图4的小发电机接入系统主接线结构，将受高压厂用母线短路电流水平和断路器分断短路电流能力的限制。一般来说大型发电厂高压厂用母线的短路电流耐受水平和断路器分断能力一般是40kA或50kA两个等级、峰值耐受电流一般在100kA或125kA两个等级，而实际最大短路电流一般也接近这个数值极限。如果将小发电机通过断路器接入高压厂用电系统，当系统短路时，小发电机作为电源点将注入额外的短路电流，一般在几kA至十几kA不等。往往会超过高压厂用电系统的耐受能力，大多数电厂都无法顺来采用此接线技术。
根据图1～4所示的电气主接线结构，本发明的实施例作了进一步改进，能够有效地灵活的控制短路电流和切断短路故障，极大地降低厂用电率。通过在小汽轮发电机和高压厂用母线之间装设快速限流装置，限制高压厂用电系统短路时小汽轮发电机所提供的短路电流，使原高压厂用电系统内断路器切断短路故障时，小发电机不提供额外的短路电流或系统短路电流不超过系统内设备耐受能力并不影响原有系统内设备正常工作。
图5是本发明的一个实施例中的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的示意图。该接线结构包括原有高压厂用电系统的接线结构，即包括连接至升压站系统的主变压器、连接至主变压器的大发电机G1、和大发电机G1供电支路上的高厂变。除此之外，接线结构100还包括：高压厂用电母线BUSⅠ(100)、断路器Q1(101)、快速限流器F1(102)、小发电机G(103)、电压互感器PTⅠ(104)、电压互感器PTⅡ(105)、电流互感器CTⅠ(106)、电流互感器CTⅡ(107)、接地变压器(108)和继电器(109)；还包括：高压厂用电母线BUSⅡ(200)和电压互感器PTⅢ(201)。应注意，这里的小发电机G指的是小汽轮发电机。
如图5所示，高厂变的一相接在大发电机G1出口，另外两相分别接入母线BUSⅠ(100)和母线BUSⅡ(200)。小汽轮发电机G(103)的出口通过断路器Q1(101)和快速限流器F1(102)被连接到高压厂用电母线BUSⅠ(100)，小汽轮发电机(103)的中性点连接到接地变压器(108)，接地变压器(108)则被接地。并且，电压互感器PTⅠ(104)被连接到小发电机G(103)和断路器Q1(101)之间的电路上，也就是小发电机G(103)的出口以检测小发电机G的电压。在小汽轮发电机(103)的中性点和接地变压器(108)之间设置有电流互感器CTⅠ(106)。电压互感器PTⅡ(105)被直接接入母线BUSⅠ(100)，用来检测母线(100)的电压。
快速限流器F1(102)的两侧设置有隔离开关，限流器F1(102)通过隔离开关被接入母线BUSⅠ(100)，而且电流互感器CTⅡ(107)被设置在靠近快速限流器F1(102)的任一一侧。隔离开关的作用是在维护和检修快速限流器时将快速限流器与电气主接线隔离，保障施工人员的安全。
如图5所示的快速限流器的结构，快速限流器是一种串联于电气回路中、可对故障电流包括其最大短路电流峰值进行有效限制的快速开断设备，其动作值可以通过电子控制器整定：一旦发生达到或超过整定值的短路电流，通常可在5～10ms内动作，并在短路电流上升的初期即开始限流，开断完成时故障电流还未达到最大值，远小于预期短路电流峰值。所以在预期短路电流未达到峰值之前，短路电流已被限制下来，避免了主设备受到短路电动力损坏，更避免了导体和电器的热稳定受到破坏。按照快速限流器的工作原理，主要可以分为三种：一是基于电力电子技术的故障限流器，主要用于高压输变电系统；二是基于爆破切割技术的快速限流器，广泛用于中压配电系统；三是基于超导技术的快速限流器。在本实施例中，采用的是用于高压输变电电路的快速限流器。
快速限流器F1(102)还设置有IS电流方向继电器(109)，继电器(109)串联连接在电流互感器CTⅠ(106)和电流互感器CTⅡ(107)之间，用于判断短路电流的方向，根据判断的结果选择切断快速限流器F1(102)或者断路器Q1(101)。
在本实施例中，在将小汽轮发电机接入厂用电系统之前，需要先调节小汽轮转速和电压处于稳定状态，电压互感器PTⅠ(104)获取小发电机出口电压Ug，电压互感器PT2(105)获取母线BUS1(100)的电压Ubus，当Ug的幅值、频率和相角接近或等于Ubus时，控制断路器Q1(101)同期合闸以将小发电机G(103)接入厂用电主接线。小发电机G(103)的输出功率通过控制小汽轮机(与小发电机G相连，图5未示出)的出力来改变。
在接入小汽轮发电机组后，母线上的电流由下组组成：高厂变提供的电流、电动机M反馈的电流和小发电机G提供的电流。一旦厂用电母线BUSⅠ(100)发生三相短路故障时，电流互感器CTⅡ(107)检测母线BUSⅠ(100)提供的短路电流并将短路电流信号送至快速限流器F1(102)。快速限流器F1(102)的功能是：对接收的短路电流信号进行整定计算、判断短路电流变化率和输出控制信号到断路器Q1(101)。母线上的短路电流是正弦波，因此快速限流器F1(102)从电流互感器CTⅡ(107)获取正弦电流信号，估算出该电流信号的最大峰值和检测该电流信号的变化率(反映母线上短路电流变化)，一旦该最大峰值和信号变化率均超过F1内设的阈值，则快速限流器F1将在5ms内切断短路电流。实际上，此时的母线上的最大短路电流还未达到其峰值，因此能够保证小汽轮发电机组回路的安全。进一步地，40～60ms之后母线BUSⅠ(100)的厂用电源进线断路器或者馈线断路器(图中未示出)将开始动作，即切断高厂变或电动机与母线短路故障的回路，因此不必考虑小发电机侧出现短路的情况，即不用考虑小发电机提供的短路电流对高压厂用配电装置承受能力的影响。由于快速限流器F1(102)的快速动作，能够保证厂用电系统的运行安全。
一旦厂用电母线BUS1(100)发生短路故障，快速限流器F1(102)计算的故障电流的预期峰值小于内设阈值时，则输出控制信号到断路器Q1(101)，以控制断路器Q1(101)的断开，从而将小汽轮发电机组与母线的连接回路断开。应注意，小发电机出口的断路器Q1(101)的分断是与馈线断路器保护整定相配合执行的。
一旦小发电机侧短路，则短路电流选自下组中的最大值：高厂变提供的短路电流与电动机M的反馈电流之和或小发电机侧提供的短路电流，该最大值应不超过断路器Q1(101)的额定短路电流分断能力。具体地说，快速限流器F1(102)内设有用于判断短路电流方向的IS电流方向继电器(109)。一旦小汽轮发电机组回路发生短路故障时，电流互感器CTⅠ检测小发电机侧的电流Ict1并且电流互感器CTⅡ检测连接到母线BUS1的回路上的电流(即快速限流器F1侧的电流)Ict2，若快速限流器F1判断Ict1＝Ict2，说明短路电流的流向是从小汽轮发电机组到母线BUS1，则切断快速限流器F1(102)；若快速限流器F1判断Ict1≠Ict2，说明短路故障发生在快速限流器和小发电机之间，即短路电流的流向是从母线BUS1到小发电机，则断路器Q1执行切断动作。
本发明的另一实施例公开了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的运行方法。该方法包括以下步骤：
在小汽轮发电机G(103)启动同期时，电压互感器PTⅠ(104)和电压互感器PTⅡ(105)分别采集小汽轮发电机G(103)的电压和母线BUSⅠ(100)的电压，当小汽轮发电机G(103)的电压的幅值、频率和相角满足同期电压要求时，通过控制断路器Q1(101)的合闸将小汽轮发电机G(103)接入母线(100)；
当高压厂用电系统出现短路故障并且故障电流大于或等于快速限流器保护整定动作值时，则切断快速限流器F1(102)；当故障电流小于快速限流器保护整定动作值时，则切断故障点相邻的断路器，而快速限流器F1(102)不动作。
当小发电机回路系统出现短路故障时，电流互感器CTⅠ(106)和电流互感器CTⅡ(107)分别采集小汽轮发电机G(103)侧和快速限流器F1(102)侧的短路电流，若小汽轮发电机G(103)侧的短路电流等于快速限流器F1(102)侧的短路电流且短路电流超过快速限流器动作整定值时，则切断快速限流器F1(102)，若小汽轮发电机G(103)侧的短路电流不等于快速限流器F1(102)侧的短路电流或短路电流不超过快速限流器动作整定值时，则切断断路器Q1(101)；
其中，小发电机回路系统包括小汽轮发电机(103)、小汽轮发电机的出口、断路器(101)、快速限流器(102)及快速限流器(102)两侧的隔离开关，和各设备元器件间的连接导体。
图6是根据图5的进一步的实施例。如图6所示，在图5的接线结构上，小汽轮发电机侧增设了小机隔离变压器(以下简称“隔离变”)，隔离变(110)被连接在断路器Q1(101)和电压互感器PT1(104)之间。隔离变(110)可以降低小发电机侧提供的短路电流，并且当小发电机发生单相接地短路时，隔离变能够隔离厂用电系统提供的单相接地电容电流。在本实施例中，隔离变是隔离双卷变压器。
图7是本发明的进一步实施例中的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的示意图。图7所示的接线结构为将小汽轮发电机组接入两段高压厂用电母线的接线结构。如图7所示，该接线结构包括母线BUSⅠ(200)，母线BUSⅡ(300)，断路器Q1(201)，断路器Q2(301)，快速限流器F1(202)，快速限流器F2(302)，小汽轮发电机组G(203)，电压互感器PTⅠ(204)，电压互感器PTⅡ(205)，电压互感器PTⅢ(305)，电流互感器CTⅠ(206)，电流互感器CTⅡ(207)，电流互感器CTⅢ(307)，接地变压器(208)，IS继电器(209)，IS继电器(309)，和隔离分裂变压器(210)，以及接入母线BUSⅠ和BUSⅡ的电动机、高厂变、大发电机G1和主变压器等。
如图7所示，小汽轮发电机G(203)的出口连接至隔离分裂变压器(210)的一次侧，隔离分裂变压器(210)的一个二次侧通过串联断路器Q1(201)和快速限流器F1(202)接入母线BUSⅠ(200)，隔离分裂变压器(210)的另一个二次侧通过串联断路器Q2(301)和快速限流器F2(302)接入母线BUSⅡ(300)；小汽轮发电机G(203)的中性点连接至接地变压器(208)，并且接地变压器(208)被接地；电压互感器PTⅠ(204)被连接在小汽轮发电机(203)的出口和分裂变压器(210)的一次侧之间；电压互感器PTⅡ(205)被接入第一母线(200)；电压互感器PTⅢ(305)被接入母线BUSⅡ(300)；电流互感器CTⅠ(206)被连接在小汽轮发电机G(203)的中性点和接地变压器(208)之间；电流互感器CTⅡ(207)被连接在快速限流器F1(202)和母线BUSⅠ(200)之间，电流互感器CTⅢ(307)被连接在快速限流器F2(302)和母线BUSⅡ(300)之间；快速限流器F1(202)设置有IS继电器(209)并且IS继电器(209)被连接在电流互感器CTⅠ(206)和电流互感器CTⅡ(207)之间；快速限流器F2(302)设置有IS继电器继电器(309)并且IS继电器(309)被连接在电流互感器CTⅠ(206)和电流互感器CTⅢ(307)之间。IS继电器(209)用于判断小汽轮发电机(203)侧的短路电流和快速限流器F1(202)侧的短路电流是否相等。IS继电器(309)用于判断小汽轮发电机(203)侧的短路电流和快速限流器F2(302)侧的短路电流是否相等。
快速限流器F1和F2的两侧均设置有隔离开关，F1通过隔离开关被接入母线BUS1，F2通过隔离开关被接入母线BUSⅡ。通过接线结构200能够将小汽轮发电机产生的电能分别接入两段母线BUSⅠ和BUSⅡ，从而避免两段母线BUSⅠ和BUSⅡ因为小发电机接入导致负荷不平衡、电压差别大、高厂变损耗增大的问题。
根据分裂变压器的特性，分裂变压器的两个分裂绕组之间电磁联系很弱，不需考虑环流问题和短路电流在分裂绕组间流通的问题。BUS I和BUS II任意一段母线发生三相短路故障，仅需要切断隔离分裂变两个分裂绕组中的一个回路，小发电机可以通过另一个回路向另一段母线供电，一定程度上提高了小机运行的可靠性，供热时也保证了供热的可靠性。
如图7所示的小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构，本发明的另一实施例公开了一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统的运行方法。该方法包括：
当母线BUSⅠ(200)短路时，通过切换分裂变压器(210)将小汽轮发电机G(103)切换到连接母线(300)；
当母线BUSⅡ(300)短路时，通过切换分裂变压器(210)将小汽轮发电机(103)切换到连接母线(200)。
Claims (10)
1.一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构，其特征在于，
小汽轮发电机(103)的出口通过串联断路器(101)和快速限流器(102)被接入母线(100)，所述小汽轮发电机(103)的中性点连接接地变压器(108)并且所述接地变压器(108)被接地；
第一电压互感器(104)被连接在所述小汽轮发电机(103)的出口；
第二电压互感器(105)被接入所述母线(100)；
第一电流互感器(106)被连接在所述小汽轮发电机(103)的中性点和接地变压器(108)之间；
第二电流互感器(107)被连接在所述快速限流器(102)和所述母线(100)之间；和
所述快速限流器(102)设置有继电器(109)，并且所述继电器(109)被连接在所述第一电流互感器(106)和所述第二电流互感器(107)之间。
2.如权利要求1所述的接线结构，其特征在于，所述快速限流器(102)的两侧分别设置有隔离开关，所述快速限流器(102)通过所述隔离开关被接入母线(100)；
其中，所述隔离开关用于当所述快速限流器(102)故障或检修时将所述快速限流器(102)隔离。
3.如权利要求1所述的接线结构，其特征在于，所述继电器(109)用于判断所述小汽轮发电机(103)侧的短路电流和所述快速限流器(102)侧的短路电流是否相等。
4.如权利要求1所述的接线结构，其特征在于，还包括隔离变压器(110)，所述隔离变压器(110)被连接在所述断路器(101)和所述小汽轮发电机(103)之间，用于降低所述小汽轮发电机(103)的短路电流并且隔离单相接地电容电流。
5.一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线结构的运行方法，其特征在于，如权利要求1-4中任一项所述的接线结构，
在所述小汽轮发电机(103)启动同期时，所述第一电压互感器(104)和所述第二电压互感器(105)分别采集所述小汽轮发电机(103)的电压和母线(100)的电压，当所述小汽轮发电机(103)的电压的幅值、频率和相角满足同期电压要求时，通过控制断路器(101)的合闸将小汽轮发电机(103)接入母线(100)；
当所述高压厂用电系统出现短路故障并且故障电流大于或等于快速限流器保护整定动作值时，则切断所述快速限流器(102)；当所述故障电流小于快速限流器保护整定动作值时，则切断故障点相邻的断路器，而所述快速限流器(102)不动作。
当所述小发电机回路系统出现短路故障时，第一电流互感器(106)和第二电流互感器(107)分别采集所述小汽轮发电机(103)侧和快速限流器(102)侧的短路电流，若所述小汽轮发电机(103)侧的短路电流等于所述快速限流器(102)侧的短路电流且短路电流超过快速限流器动作整定值时，则切断所述快速限流器(102)，若所述小汽轮发电机(103)侧的短路电流不等于所述快速限流器(102)侧的短路电流或短路电流不超过快速限流器动作整定值时，则切断所述断路器(101)；
其中，所述小发电机回路系统包括所述小汽轮发电机(103)、所述小汽轮发电机的出口、所述断路器(101)、所述快速限流器(102)及所述快速限流器(102)两侧的隔离开关，和各设备元器件间的连接导体。
6.如权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述断路器(101)与馈线断路器保护整定相配合以切断所述断路器(101)。
7.如权利要求5所述的运行方法，其特征在于，还包括：当所述小汽轮发电机(103)单相接地短路时，所述隔离变压器(110)隔离所述高压厂用电系统的单相接地电容电流。
8.一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统，其特征在于，
小汽轮发电机(203)的出口连接至分裂变压器(210)的一次侧，所述分裂变压器(210)的一个二次侧通过串联第一断路器(201)和第一快速限流器(202)接入第一母线(200)，所述分裂变压器(210)的另一个二次侧通过串联第二断路器(301)和第二快速限流器(302)接入第二母线(300)；
所述小汽轮发电机(203)的中性点连接至接地变压器(208)，并且所述接地变压器(208)被接地；
第一电压互感器(204)被连接在所述小汽轮发电机(203)的出口和所述分裂变压器(210)的一次侧之间；
第二电压互感器(205)被接入所述第一母线(200)；
第三电压互感器(305)被接入所述第二母线(300)；
第一电流互感器(206)被连接在所述小汽轮发电机(203)的中性点和接地变压器(208)之间；
第二电流互感器(207)被连接在所述第一快速限流器(202)和所述第一母线(200)之间，
第三电流互感器(307)被连接在所述第二快速限流器(302)和所述第二母线(300)之间；
所述第一快速限流器(202)设置有第一继电器(209)并且所述第一继电器(209)被连接在所述第一电流互感器(206)和所述第二电流互感器(207)之间；
所述第二快速限流器(302)设置有第二继电器(309)并且所述第二继电器(309)被连接在所述第一电流互感器(206)和所述第三电流互感器(307)之间。
9.如权利要求8所述的接线系统，其特征在于，所述第一快速限流器(202)的两侧还设置有隔离开关，所述第一快速限流器(202)通过所述隔离开关被接入所述第一母线(200)；
所述第二快速限流器(302)的两侧还设置有隔离开关，所述第二快速限流器(302)通过所述隔离开关被接入第二母线(300)。
10.一种小汽轮发电机接入高压厂用电系统的接线系统的运行方法，其特征在于，如权利要求8所述的接线系统，
当所述第一母线(200)短路时，通过切换所述分裂变压器(210)将所述小汽轮发电机(103)切换到连接所述母线(300)；
当所述第二母线(300)短路时，通过切换所述分裂变压器(210)将所述小汽轮发电机(103)切换到连接所述母线(200)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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