CN207184153U - 一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流ups系统 - Google Patents

Abstract

一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，包括兼具发电机与电动机两种功能的同步电机，同步电机连接能够在机组正常运行时储能并能够在机组失电时驱动同步电机进行发电的动态储能装置；所述的同步电机并行连接柴油发电机组，同步电机与柴油发电机组经过耦合电抗器连接火力发电厂重要负荷母线，火力发电厂重要负荷母线连接重要高压负荷；所述的同步电机与柴油发电机组连接用于控制运行及投切的自动同期控制器。本实用新型能够为黑网时其他需要继续运转的重要负荷不间断提供电源，避免火力发电厂汽机系统的设备受损，使得短时黑网恢复供电后机组在极热态或热态下能够快速启动。

Description

一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统

技术领域

本实用新型涉及黑网火力发电厂重要高压厂用负荷不间断供电领域，具体涉及一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统。

背景技术

近年来，随着中国经济的飞速发展，越来越多的中国电力企业走出国门，在东南亚以及中东诸多国家修建了大量的火力发电厂。一些国家的电网结构薄弱，系统稳定性差，经常出现电网崩溃、局部地区甚至全国停电的情况，黑网情况时有发生。

大型火力发电厂所接入的电网发生黑网事故后，机组将进入小岛运行模式，如果小岛运行失败，机组循环水泵停止运行数十分钟后，冷凝器蒸汽侧真空泵失电，蒸汽冷凝过程迅速停止，汽轮机内的压力和温度就会加速上升，引起汽轮机的低压缸排汽隔膜阀(安全装置)破裂，使大量的蒸汽泄漏到大气中。为了更换这两处隔膜阀，需要等待汽轮机低压缸内部和附近的温度自然冷却到可安全处理的温度，一般需要花费18-24小时，这将导致当电网短时黑网恢复供电后，机组无法快速启动。另外，黑网后如FCB失败，当电网短时失电恢复供电后，快速启动机组时需向锅炉汽包注水，此时由于机组失电时间较短，汽包壁的温度较高，而注水的温度较低，有可能出现汽包壁与汽包入水口温差超过限值，需等待汽包壁降温至温差限值满足要求，自然冷却过程时间较长，从而使机组不能快速热态启动。

电网在短时黑网恢复供电后，需要大型机组快速启动，向电网提供充足电能，以消除因电网大面积停电带来的社会秩序混乱和生产生活不便的影响。因此需要对这些问题进行研究，以使电网短时黑网恢复供电后能快速起机，尽快向电网供电，减少经济损失，方便人民生活。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，使得接入电网的火力发电厂在电网发生黑网时，机组能安全停机，在电网短时黑网恢复供电后，机组在极热态或热态下快速启动，能及时向电网恢复供电。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括兼具发电机与电动机两种功能的同步电机，同步电机连接能够在机组正常运行时储能并能够在机组失电时驱动同步电机进行发电的动态储能装置；所述的同步电机并行连接柴油发电机组，同步电机与柴油发电机组经过耦合电抗器连接火力发电厂重要负荷母线，火力发电厂重要负荷母线连接重要高压负荷；所述的同步电机与柴油发电机组连接用于控制运行及投切的自动同期控制器。

所述的动态储能装置带有用于电气连接同步电机的交直流变换装置。

所述的同步电机与耦合电抗器之间设有用于使二者电压等级一致的变压器。

所述的自动同期控制器包括具有DCS接口的自动控制器及同期装置。

所述的柴油发电机组、同步电机以及火力发电厂重要负荷母线连接机组高压厂用母线；所述的机组高压厂用母线的出口设有母线开关，机组高压厂用母线与火力发电厂重要负荷母线之间设置旁路开关，同步电机与柴油发电机组的进线上设置有工作电源进线开关，耦合电抗器的出线上设置有耦合电抗器隔离开关，柴油发电机组的出线上设置有柴油发电机组出口开关，火力发电厂重要负荷母线与重要高压负荷之间设置有重要高压负荷出口开关。

所述的工作电源进线开关、旁路开关、柴油发电机组出口开关、耦合电抗器隔离开关、重要高压负荷出口开关均连接自动同期控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：自动同期控制器具有数据采集、逻辑判断、指令输入与输出、数据交换、人机对话等功能，对整个系统的运行及投切进行监控。黑网出现时重要高压负荷的工作电源消失，通过动态储能装置无间隙向重要负荷母线提供电能，同时启动本系统内的柴油发电机组，动态储能装置满负荷持续供电时间不小于10秒，并与柴油发电机组相匹配，使得冷凝器和蒸汽侧真空处理的辅机运转正常，避免了汽轮机低压缸的两处隔膜(安全装置)破裂，在电网短时黑网恢复供电后，为机组的快速启动提供了条件。此外，通过本系统不间断向锅炉上水系统供电，维持锅炉注水的最小流量，使得锅炉汽包壁与汽包入水口的温差保持在限值内，当电网短时失电恢复之后，机组能够快速热态启动，及时地向电网提供电能。本实用新型能够为黑网时其他需要继续运转的重要负荷不间断提供电源，杜绝了全厂停电所造成的机组设备损伤，提高了设备的安全性与可靠性。

附图说明

图1本实用新型的结构原理示意图；

附图中：1-动态储能装置；2-同步电机；3-变压器；4-耦合电抗器；5-自动控制器；6-柴油发电机组；7-同期装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型在结构上包括动态储能装置1、同步电机2、变压器3、耦合电抗器4、柴油发电机组6以及由自动控制器5与同期装置7组成的自动同期控制器。

其中动态储能装置1包括储能装置本体及其相应的交直流变换装置。

同步电机2包括同步发电机与同步电动机本体及其励磁系统和接线。机组在正常运行时，同步电机2处于电动机运行工况，向动态储能装置1供电，动态储能装置1处于储能状态。全厂失电后，由动态储能装置1驱动同步电机2，同步电机2处于发电机状态，向负荷供电，维持负荷短时继续运行，运行时间不小于10秒。

耦合电抗器4用于抑制短路电流，限制过电压，减少谐波。

柴油发电机组6包括柴油发电机组及其励磁系统和接线。当系统的工作电源失电后，由自动同期控制器经过逻辑判断启动快速高性能柴油发电机组，由柴油发电机组6向系统供电；

电源进线切换开关包括工作电源进线开关CB1、旁路开关CB2、柴油发电机组出口开关CB3、耦合电抗器隔离开关CB4、重要高压负荷出口开关CB5等，由自动同期控制器控制。

数字式的自动同期控制器具有数据采集、逻辑判断、指令输入输出、数据交换、人机对话等功能，对整个系统的运行及投切进行监控。

本实用新型的结构原理及工作过程为：

机组正常运行时，本系统的工作电源进线开关CB1闭合，旁路开关CB2打开，电能经过耦合电抗器4分别向机组重要负荷及同步电机2供电，同步电机2处于电动机运行状态，由同步电机2驱动动态储能装置1，动态储能装置1处于储能状态。当耦合电抗器4、同步电机2及动态储能装置1需要检修时，合上旁路开关CB2，断开工作电源进线开关CB1及耦合电抗器隔离开关CB4，将耦合电抗器4、同步电机2及动态储能装置1退出运行。

黑网全厂失电后，由自动控制器5进行逻辑判断，工作电源进线开关CB1、启动柴油发电机组6，与此同时，动态储能装置1释放能量，带动同步电机2，同步电机2处于发电机运行状态，向重要负荷供电，且供电时间不小于10秒。在此期间，同期条件满足后由自动同期控制器闭合柴油发电机组出口开关CB3，由柴油发电机组6向整个系统供电，完成电源的不间断切换，使得整个交流供电系统具有UPS功能，从而实现了黑网后火电机组重要高压负荷不失电，保证了机组在短时黑网恢复供电后可快速启动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型方案所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型方案的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型方案所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型方案构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：包括兼具发电机与电动机两种功能的同步电机(2)，同步电机(2)连接能够在机组正常运行时储能并能够在机组失电时驱动同步电机(2)进行发电的动态储能装置(1)；所述的同步电机(2)并行连接柴油发电机组(6)，同步电机(2)与柴油发电机组(6)经过耦合电抗器(4)连接火力发电厂重要负荷母线，火力发电厂重要负荷母线连接重要高压负荷；所述的同步电机(2)与柴油发电机组(6)连接用于控制运行及投切的自动同期控制器。

2.根据权利要求1所述用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：所述的动态储能装置(1)带有用于电气连接同步电机(2)的交直流变换装置。

3.根据权利要求1所述用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：所述的同步电机(2)与耦合电抗器(4)之间设有用于使二者电压等级一致的变压器(3)。

4.根据权利要求1所述用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：所述的自动同期控制器包括具有DCS接口的自动控制器(5)及同期装置(7)。

5.根据权利要求1所述用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：所述的柴油发电机组(6)、同步电机(2)以及火力发电厂重要负荷母线连接机组高压厂用母线；所述的机组高压厂用母线的出口设有母线开关(CB)，机组高压厂用母线与火力发电厂重要负荷母线之间设置旁路开关(CB2)，同步电机(2)与柴油发电机组(6)的进线上设置有工作电源进线开关(CB1)，耦合电抗器(4)的出线上设置有耦合电抗器隔离开关(CB4)，柴油发电机组(6)的出线上设置有柴油发电机组出口开关(CB3)，火力发电厂重要负荷母线与重要高压负荷之间设置有重要高压负荷出口开关(CB5)。

6.根据权利要求5所述用于黑网火力发电厂负荷供电的动态交流UPS系统，其特征在于：所述的工作电源进线开关(CB1)、旁路开关(CB2)、柴油发电机组出口开关(CB3)、耦合电抗器隔离开关(CB4)、重要高压负荷出口开关(CB5)均连接自动同期控制器。