CN111668915A - 一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统 - Google Patents

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叶汉武
陈伟
谢冬俊
朱亚逸
王嗣庆
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    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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Abstract

本发明公开了一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，包括：380V交流母线；第一直流母线，通过整流器与380V交流母线电路连接；电池组，与第一直流母线电路连接；第二直流母线，分别通过直流转换器和整流器与第一直流母线和380V交流母线电路连接，用于提供相应电压的直流UPS电源；第三直流母线，通过整流器与380V交流母线电路连接，用于提供直流电源，并通过逆变器向电厂发电机组相关的、运行中不能间断的负载供电；220V交流母线，通过逆变器与所述第三直流母线电路连接，用于提供220V交流不间断电源。本发明结构紧凑、集成度高、可拓展性高、占地面积小、维护简便、施工调试速度快、可降低建设和布线成本。

Description

一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统
技术领域
本发明涉及低压配电系统领域，特别地，涉及一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统。
背景技术
现有的燃气轮机发电站厂配电系统中，一般采用UPS(不间断电源)、直流屏、EPS(应急电源)、MCC(马达控制中心)的系统解决方案。如中压柜需要220VDC操作电源，用以中压开关柜控制及工作，这些中压开关柜关系到整厂的安全生产，设计上一般使用220V直流屏来提供电源。厂内控制系统的上位机应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统工程师站应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统需要220VAC电源，这类负载一般设计上使用UPS(220VAC)来提供电源。整场消防系统往往还需要36V电源，消防系统又需要UPS(36VAC)来提供电源。机组控制系统，DCS系统又需要24VDC电源有的还需要48VDC电源，这些电源又需要24V直流屏或者48V直流屏来提供，这些UPS、直流屏、消防应急电源等，都需要电池蓄电作为不间断供电的备用电能，在正常的设计中，电厂有一个专门的配电间用以存放这些带有电池的直流屏、UPS、应急电源等，由于这些装置厂家各异、电池各异、维护各异、占地大、成本高，导致系统复杂、盘柜数量多、总体成本高、占地面积大、维护保养复杂等诸多问题。
发明内容
本发明提供了一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，以解决现有的燃气轮机发电站厂配电系统中系统复杂、盘柜数量多、总体成本高、占地面积大、维护保养复杂的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，包括：
380V交流母线，连接380V交流电源，用于向电厂普通380V交流负载和220V交流负载供电；
第一直流母线，通过整流器与380V交流母线电路连接，用于提供直流电源；
电池组，与第一直流母线电路连接，用于在所述第一直流母线通电时存储电能，以及在所述第一直流母线失电时向第一直流母线输出直流电源；
第二直流母线，分别通过直流转换器和整流器与所述第一直流母线和所述380V交流母线电路连接，用于提供相应电压的直流UPS电源；
第三直流母线，通过整流器与所述380V交流母线电路连接，用于提供直流电源，并通过逆变器向电厂发电机组相关的、运行中不能间断的负载供电；
220V交流母线，通过逆变器与所述第三直流母线电路连接，用于提供220V交流不间断电源。
进一步地，所述380V交流母线采用TN-S系统对外提供380V和220V电源。
进一步地，所述第二直流母线用于提供220V、110V、48V或24V直流UPS电源。
进一步地，所述第一直流母线为480V直流母线，所述电池组的输出电压为480V。
进一步地，所述第三直流母线的电压大于所述第一直流母线的电压，所述第三直流母线的电压大于所述第一直流母线的电压之间还连接设置有二极管D6，所述二极管D6的正极与所述第一直流母线电路连接，负极与所述第三直流母线电路连接。
进一步地，所述第三直流母线的电压为530V。
进一步地，所述整流器均配有滤波器，所述逆变器均自带调压输出和过载保护功能。
进一步地，连接设置在所述第三直流母线与220V交流母线之间的逆变器还设置有与所述380V交流母线电路连接的220V交流旁路。
进一步地，所述的第一直流母线、第二直流母线、第三直流母线、220V交流母线上均设置有过压保护装置。
进一步地，所述380V交流母线采用双电源受电装置连接两路380V交流电源。
本发明具有以下有益效果：
本发明的一体化低压配电系统通过设置380V交流母线、第一直流母线、电池组、第二直流母线、第三直流母线和220V交流母线，并采用直流母线和整流逆变技术，实现整个电厂低压配电一体化，仅设置一个电池组给所有需要不间断电源的设备供电，集成了220V直流屏、UPS、24V直流屏、36V应急电源等功能，整个系统可以布置在一个区域集中管理、结构紧凑、集成度高、可拓展性高、占地面积小、维护简便、施工调试速度快、可以降低建设和安装布线成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统示意图。
图中：1、双电源受电装置；2、380V交流母线；3、第一直流母线；4、电池组；5、第二直流母线；6、第三直流母线；7、220V交流旁路；8、220V交流母线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，包括380V交流母线2、第一直流母线3、电池组4、第二直流母线5、第三直流母线6和220V交流母线8。
所述380V交流母线2连接380V交流电源，用于向电厂普通380V交流负载和220V交流负载供电；
所述第一直流母线3通过整流器T2与380V交流母线2电路连接，用于提供直流电源；
所述电池组4与第一直流母线3电路连接，用于在所述第一直流母线3通电时存储电能，以及在所述第一直流母线3失电时向第一直流母线3输出直流电源；
所述第二直流母线5分别通过直流转换器T4和整流器T3与所述第一直流母线3和所述380V交流母线2电路连接，用于提供相应电压的直流UPS电源；
所述第三直流母线6通过整流器T1与所述380V交流母线2电路连接，用于提供直流电源，并通过逆变器T5～T8向电厂发电机组相关的、运行中不能间断的负载供电，如起动电机、主油泵、应急油泵、通风风机等；
所述220V交流母线8通过逆变器T9与所述第三直流母线6电路连接，用于提供220V交流不间断电源。
本实施例的一体化低压配电系统通过设置380V交流母线2、第一直流母线3、电池组4、第二直流母线5、第三直流母线6和220V交流母线8，并采用直流母线和整流逆变技术，实现整个电厂低压配电一体化。
其中，所述380V交流母线2可直接对电厂要求不高的普通负载比如照明，电加热器，普通水泵等不重要的负载供电；而所述第一直流母线3则一方面在通电时为所述电池组4充电，另一方面，在所述第一直流母线3失电时，将所述电池组4的电能经直流转换器T4输送至第二直流母线5，用作不间断直流UPS电源，所述第三直流母线6在通电后则可通过相应的逆变器向燃气轮机发电机组相关的运行中不能间断负荷供电，所述220V交流母线8则在通电后提供220V交流不间断电源。本实施例仅设置一个电池组4给所有需要不间断电源的设备供电，集成了220V直流屏、UPS、24V直流屏、36V应急电源等功能，整个系统可以布置在一个区域集中管理、结构紧凑、集成度高、可拓展性高、占地面积小、维护简便、施工调试速度快、可以降低建设和安装布线成本。
在本发明的优选实施例中，所述380V交流母线2采用TN-S系统对外提供380V和220V电源，从而满足电厂对不同电压的需要。
在本发明的优选实施例中，所述第二直流母线5用于提供220V、110V、48V或24V直流UPS电源，本实施例可通过选择不同参数的直流转换器T4和整流器T3的方式来提供220V直流不间断电源，同时可以根据需要拓展到110V、48V、24V的工况，从而替代现有发电厂所需要的220V、110V、48V、24V等各类直流屏。
在本发明的优选实施例中，所述第一直流母线3为480V直流母线，所述电池组4的输出电压为480V。
在本发明的优选实施例中，所述第三直流母线6的电压大于所述第一直流母线3的电压，所述第三直流母线6的电压大于所述第一直流母线3的电压之间还连接设置有二极管D6，所述二极管D6的正极与所述第一直流母线3电路连接，负极与所述第三直流母线6电路连接。本实施例的所述第三直流母线6的电压大于所述第一直流母线3的电压，同时配上二极管D0，从而使电池组4仅在整流器T1的回路失电的情况下才给所述第三直流母线6供电，正常运行状态下电池组4处于浮充电的工况，同时，具备调压功能输出的逆变器又能保证输出电压正常，保证设备正常不间断工作。
在本发明的优选实施例中，所述第三直流母线6的电压为530V，530V是根据交流三相桥式整流为直流计算来，电厂的380V交流母线整流后为513V，直流电压为交流的1.35倍，530V比513V略高是考虑了正常工况下，电厂380V母线电压一般会有一定的偏高，第三直流母线6的电压设定为530V，是充分考虑了实际运用场景，同时能更好的保证安全性。
在本发明的优选实施例中，所述整流器均配有滤波器，所述逆变器均自带调压输出和过载保护功能，从而获得纯净的直流电，同时确保逆变器输出电压稳定和防止逆变器输出电流超过额定值。
在本发明的优选实施例中，连接设置在所述第三直流母线6与220V交流母线8之间的逆变器T9还设置有与所述380V交流母线2电路连接的220V交流旁路7，当逆变器T9出现失电时，通过220V
交流旁路7继续提供220V交流电，以替代现有电厂220V交流不间断电源。
在本发明的优选实施例中，所述的第一直流母线3、第二直流母线5、第三直流母线6、220V交流母线8上分别设置有过压保护装置SP1～SP4，用以防雷击、浪涌。
在本发明的优选实施例中，所述380V交流母线2采用双电源受电装置1连接两路380V交流电源。本实施例采用将所述380V交流母线2连接两路380V交流电源的冗余设计，只要有一路380V交流电源处于正常状态，都能保证配电系统的正常运行，以提高整个配电系统的可靠性和稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，包括：
380V交流母线(2)，连接380V交流电源，用于向电厂普通380V交流负载和220V交流负载供电；
第一直流母线(3)，通过整流器与380V交流母线(2)电路连接，用于提供直流电源；
电池组(4)，与第一直流母线(3)电路连接，用于在所述第一直流母线(3)通电时存储电能，以及在所述第一直流母线(3)失电时向第一直流母线(3)输出直流电源；
第二直流母线(5)，分别通过直流转换器和整流器与所述第一直流母线(3)和所述380V交流母线(2)电路连接，用于提供相应电压的直流UPS电源；
第三直流母线(6)，通过整流器与所述380V交流母线(2)电路连接，用于提供直流电源，并通过逆变器向电厂发电机组相关的、运行中不能间断的负载供电；
220V交流母线(8)，通过逆变器与所述第三直流母线(6)电路连接，用于提供220V交流不间断电源。
2.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述380V交流母线(2)采用TN-S系统对外提供380V和220V电源。
3.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述第二直流母线(5)用于提供220V、110V、48V或24V直流UPS电源。
4.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述第一直流母线(3)为480V直流母线，所述电池组(4)的输出电压为480V。
5.根据权利要求1或4所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述第三直流母线(6)的电压大于所述第一直流母线(3)的电压，所述第三直流母线(6)的电压大于所述第一直流母线(3)的电压之间还连接设置有二极管D6，所述二极管D6的正极与所述第一直流母线(3)电路连接，负极与所述第三直流母线(6)电路连接。
6.根据权利要求5所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述第三直流母线(6)的电压为530V。
7.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述整流器均配有滤波器，所述逆变器均自带调压输出和过载保护功能。
8.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
连接设置在所述第三直流母线(6)与220V交流母线(8)之间的逆变器还设置有与所述380V交流母线(2)电路连接的220V交流旁路(7)。
9.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述的第一直流母线(3)、第二直流母线(5)、第三直流母线(6)、220V交流母线(8)上均设置有过压保护装置。
10.根据权利要求1所述的应用于中小型发电机组的一体化低压配电系统，其特征在于，
所述380V交流母线(2)采用双电源受电装置(1)连接两路380V交流电源。
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