CN216215851U - 一种背压发电机控制保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背压发电机控制保护系统，包括厂用电单元、起备变、工作母线、至少两组发电机单元和至少两组高压厂用变压器，厂用电单元中设置有机端母线和断路器，机端母线通过断路器与工作母线电连接，工作母线通过所述断路器与所述高压厂用变压器和起备变电连接，不同组高压厂用变压器下连接的机端母线之间通过断路器电连接，机端母线之间的断路器上设置有快切装置，有效限制了背压发电机提供的短路电流，减少了设备投资。

Description

一种背压发电机控制保护系统

技术领域

本实用新型属于火电厂技术领域，具体涉及一种背压发电机控制保护系统。

背景技术

目前，火力发电厂纯凝机组逐步开展供热改造，从主汽轮机机抽出高品质的蒸汽为民用及工业供热，遵从国家节能减排政策，将优质能源梯级利用，在供热首站内设置背压汽轮发电机组，将蒸汽减温减压。

厂用电接线方案通常配置如下，每台主机设1台高压厂用变压器，低压侧为分裂绕组，设两个10kV工作段。从提高可靠、经济、灵活方面考虑，新上背压发电机出口在热网首站内设10kV工作段，用于引接站内10kV电动机和低压变，同时将电能接入主机厂用电系统。存在的问题是主机系统10kV断路器开断水平多数为40kA或50kA，增加并联背压机后，短路水平进一步增大，造成已有断路器开断水平无法满足开断要求，若多台背压机同时投入时，就会超出原厂用断路器开断水平，需增设背压发电机出口增设限流电抗器或更换全部主厂房厂用电系统设备或其他切换方案，改造复杂、操作繁琐、投资大。

另外，未接入背压机之前，主厂房厂用电分别由高压厂用变压器和起备变双电源保证，当主机厂用电系统由于异常断电时，继电保护的快切装置迅速切换至起备变电源，保证厂用电的不停电运行。而当背压发电机接入后，若果背压机不调机，导致厂用电母线一直带电，对主机的备用电切换带装置带来隐患。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种背压发电机控制保护系统

具体方案如下：

一种背压发电机控制保护系统，包括厂用电单元、起备变、工作母线、至少两组发电机单元和至少两组高压厂用变压器，其中，所述厂用电单元中设置有机端母线和断路器，所述机端母线通过断路器与工作母线电连接，所述工作母线通过所述断路器与所述高压厂用变压器和起备变电连接，不同组高压厂用变压器下连接的机端母线之间还通过断路器电连接，所述机端母线之间的断路器上还设置有快切装置。

所述工作母线包括第一工作母线和第二工作母线，所述机端母线包括第一机端母线和第二机端母线，所述断路器包括第一断路器QF1至第十三断路器QF13，其中，所述不同组高压厂用变压器下连接的机端母线之间通过第十二断路器QF12串接，所述第一机端母线通过第十一断路器QF11与第一工作母线电连接，所述第二机端母线通过第五断路器QF5和第六断路器QF6与所述第二工作母线电连接，所述第五断路器QF5上设置有快切装置。

厂用电单元中还包括背压发电机和厂用电负载，其中，所述厂用电负载通过第一断路器QF1与第一机端母线电连接，所述厂用电负载通过第四断路器QF4与第二机端母线电连接，所述厂用电负载还通过第十三断路器QF13与第二工作母线电连接，所述背压发电机通过第二断路器QF2与第一机端母线电连接，所述背压发电机通过第三断路器QF3与第二机端母线电连接。

所述高压厂用变压器包括变压器高压侧和变压器低压侧，所述变压器低压侧包括低压第一分裂绕组和低压第二分裂绕组，低压第一分裂绕组通过第十断路器QF10与所述第一工作母线电连接，所述低压第二分裂绕组通过第八断路器QF8与所述第二工作母线电连接。

所述起备变通过第九断路器QF9与所述第一工作母线电连接，所述起备变通过第七断路器QF7与所述第二工作母线电连接。

所述发电机单元包括汽轮发电机和升压变，所述变压器高压侧与所述汽轮发电机电连接，所述汽轮发电机与所述升压变电连接。

所述背压发电机控制保护系统中还设置有高压母线、隔离开关和高压断路器，其中，所述升压变和起备变通过高压断路器和隔离开关与高压母线电连接。

本实用新型公开了一种背压发电机控制保护系统，在背压发电机出口的机端母线发送异常时，断开与发电机单元的联系，但为保证供热用电负荷的不间断运行，将第十二断路器和快切装置动作，使得当前的用电负载可以通过与另一发电机单元连接的机端母线来获取电源；同时，为限制背压发电机的短路电流，又必须将背压发电机与机端母线的联锁切除，其次，当工作母线发生异常时，为保证主电源与起备变电源间的快切可靠动作，对背压发电机采取联跳切除与机端母线的连接，同时将第十二断路器和快切装置动作，使得当前的用电负载可以通过与另一发电机单元连接的机端母线来获取电源。

与现有技术相比，在现有保护配置基础上，增加少量控制电缆用于联动即可起到良好的保护效果，能够将背压发电机和发电机单元的厂用电系统互动结合为，形成一个整体，增加一台断路器和一套快切装置，就能实现热网电动机的连续运行，并且有效限制了背压发电机提供的短路电流，减少了设备投资。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是背压发电机端母线异常时系统中断路器开关状态图。

图3是背压发电机异常时系统中断路器开关状态图。

图4是发电机单元异常时系统中断路器开关状态图。

图5是工作母线异常时系统中断路器开关状态图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种背压发电机控制保护系统，包括厂用电单元1、起备变13、工作母线16、至少两组发电机单元10和至少两组高压厂用变压器8，其中，所述厂用电单元1中设置有机端母线17和断路器，所述机端母线17通过断路器与工作母线16电连接，所述工作母线16通过所述断路器与所述高压厂用变压器8和起备变13电连接，不同组高压厂用变压器8下连接的机端母线17之间还通过断路器电连接，所述机端母线17之间的断路器上还设置有快切装置，所述快切装置的型号优选为MFC2000。

所述工作母线16包括第一工作母线4和第二工作母线5，所述机端母线17包括第一机端母线2和第二机端母线3，所述断路器包括第一断路器QF1至第十三断路器QF13，即，第一断路器QF1、第二断路器QF2、第三断路器QF3、第四断路器QF4、第五断路器QF5、第六断路器QF6、第七断路器QF7、第八断路器QF8、第九断路器QF9、第十断路器QF10、第十一断路器QF11、第十二断路器QF12和第十三断路器QF13，其中，所述不同组高压厂用变压器8下连接的机端母线17之间通过第十二断路器QF12串接，所述第一机端母线2通过第十一断路器QF11与第一工作母线4电连接，所述第二机端母线3通过第五断路器QF5和第六断路器QF6与所述第二工作母线5电连接，所述第五断路器QF5上设置有快切装置。

厂用电单元1中还包括背压发电机19和厂用电负载18，其中，所述厂用电负载18通过第一断路器QF1与第一机端母线2电连接，所述厂用电负载18通过第四断路器QF4与第二机端母线3电连接，所述厂用电负载18还通过第十三断路器QF13与第二工作母线5电连接，所述背压发电机19通过第二断路器QF2与第一机端母线2电连接，所述背压发电机19通过第三断路器QF3与第二机端母线3电连接。

所述高压厂用变压器8包括变压器高压侧9和变压器低压侧，所述变压器低压侧包括低压第一分裂绕组6和低压第二分裂绕组7，低压第一分裂绕组6通过第十断路器QF10与所述第一工作母线4电连接，所述低压第二分裂绕组7通过第八断路器QF8与所述第二工作母线5电连接。

所述起备变13通过第九断路器QF9与所述第一工作母线4电连接，所述起备变13通过第七断路器QF7与所述第二工作母线5电连接。

所述发电机单元10包括汽轮发电机12和升压变11，所述变压器高压侧9与所述汽轮发电机12电连接，所述汽轮发电机12与所述升压变11电连接。

所述背压发电机控制保护系统中还设置有高压母线、隔离开关15和高压断路器14，其中，所述升压变11和起备变13通过高压断路器14和隔离开关15与高压母线电连接。

在本实施例中，优选为两组发电机单元10，发电厂汽轮发电机12通过升压变11接入高压母线，从而接入电网，所述高压母线为330KV母线，同时汽轮发电机12还通过高压厂用变压器8接工作母线16，所述工作母线16为10KV工作段，所述工作母线还连接有起备变13，所述起备变13为10kV工作母线16提供备用电源，供热改造新增背压发电机19，设置机端母线17处。所述厂用电负载18为电动机，也设置在机端母线17处。

在图1至图5中，黑色实体方块表示断路器表示闭合，空白方块表示断开。本实施例中两组发电机单元10运行原理相同，以下工况仅以其中一台发电机单元进行分析，多台运行时原理相同。

如图1所示，正常运行工况，

背压机发电机19启动时，辅机系统由主机厂用电提供电力，启动后通过同期装置并入主机系统，汽轮发电机12和背压机发电机19并联运行。背压机发电机19为热网首站所有用电负荷提供电力，剩余电量送至主机厂用电系统，可降低厂用电率，提高送出电网电量，起备变13处于热备用状态。

当第一机端母线2异常时，所述异常为失电或电压降低，此时，第一断路器QF1断开、第二断路器QF2断开和第十一断路器QF11断开，切断背压发电机19与第一机端母线2的连接，以及第一机端母线2与第一工作母线4的连接。

如图2所示，当第二机端母线3异常时，即第二机端母线3失电或电压降低时，第三断路器QF3、第五断路器QF5和第六断路器QF6跳开，第十二断路器QF12以及第十二断路器QF12快切装置同时闭合，此时，当前第二机端母线3从另外一组的机端母线中获取电源，以保证厂用电负载18的不间断运行。

当第二机端母线3处的背压发电机19异常时，此时，第一断路器QF1断开、第二断路器QF2断开和第十一断路器QF11断开，切断背压发电机19与第一机端母线2的连接，以及第一机端母线2与第一工作母线4的连接。

如图3所示，当第二机端母线3处的背压发电机19异常时，第三断路器QF3、第五断路器QF5和第六断路器QF6跳开，第十二断路器QF12以及第十二断路器QF12快切装置同时闭合，此时，当前第二机端母线3从另外一组的机端母线中获取电源，以保证厂用电负载18的不间断运行。

如图4所示，汽轮发电机12异常失电时，将第一断路器QF1、第二断路器QF2、第三断路器QF3、第四断路器QF4、第五断路器QF5、第六断路器QF6、第八断路器QF8、第十断路器QF10、第十一断路器QF11、第十二断路器QF12和第十三断路器QF13均断开，此时，与当前汽轮发电机12连接的工作母线16和机端母线17均失电。

如图5所示，工作母线异常16失电异常

当第一工作母线4或第二工作母线5异常时，第二断路器QF2、第三断路器QF3、第五断路器QF5、第六断路器QF6、第八断路器QF8和第十断路器QF10均断开，同时第九断路器QF9和第七断路器QF7均闭合。第一机端母线2的电源由起备变13供给，当前第二机端母线3从另外一组的机端母线中获取电源，第二工作母线5上的厂用电负载由起备变13供给，保证整个厂用电系统不失电。

本实用新型公开了一种背压发电机控制保护系统，在背压发电机出口的机端母线发送异常时，断开与发电机单元的联系，但为保证供热用电负荷的不间断运行，将第十二断路器和快切装置动作，使得当前的用电负载可以通过与另一发电机单元连接的机端母线来获取电源；同时，为限制背压发电机的短路电流，又必须将背压发电机与机端母线的联锁切除，其次，当工作母线发生异常时，为保证主电源与起备变电源间的快切可靠动作，对背压发电机采取联跳切除与机端母线的连接，同时将第十二断路器和快切装置动作，使得当前的用电负载可以通过与另一发电机单元连接的机端母线来获取电源。

与现有技术相比，在现有保护配置基础上，增加少量控制电缆用于联动即可起到良好的保护效果，能够将背压发电机和发电机单元的厂用电系统互动结合为，形成一个整体，增加一台断路器和一套快切装置，就能实现热网电动机的连续运行，并且有效限制了背压发电机提供的短路电流，减少了设备投资。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种背压发电机控制保护系统，其特征在于：包括厂用电单元（1）、起备变（13）、工作母线（16）、至少两组发电机单元（10）和至少两组高压厂用变压器（8），其中，所述厂用电单元（1）中设置有机端母线（17）和断路器，所述机端母线（17）通过断路器与工作母线（16）电连接，所述工作母线（16）通过所述断路器与所述高压厂用变压器（8）和起备变（13）电连接，不同组高压厂用变压器（8）下连接的机端母线（17）之间还通过断路器电连接，所述机端母线（17）之间的断路器上还设置有快切装置。

2.根据权利要求1所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：所述工作母线（16）包括第一工作母线（4）和第二工作母线（5），所述机端母线（17）包括第一机端母线（2）和第二机端母线（3），所述断路器包括第一断路器（QF1）至第十三断路器（QF13），其中，所述不同组高压厂用变压器（8）下连接的机端母线（17）之间通过第十二断路器（QF12）串接，所述第一机端母线（2）通过第十一断路器（QF11）与第一工作母线（4）电连接，所述第二机端母线（3）通过第五断路器（QF5）和第六断路器（QF6）与所述第二工作母线（5）电连接，所述第五断路器（QF5）上设置有快切装置。

3.根据权利要求2所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：厂用电单元（1）中还包括背压发电机（19）和厂用电负载（18），其中，所述厂用电负载（18）通过第一断路器（QF1）与第一机端母线（2）电连接，所述厂用电负载（18）通过第四断路器（QF4）与第二机端母线（3）电连接，所述厂用电负载（18）还通过第十三断路器（QF13）与第二工作母线（5）电连接，所述背压发电机（19）通过第二断路器（QF2）与第一机端母线（2）电连接，所述背压发电机（19）通过第三断路器（QF3）与第二机端母线（3）电连接。

4.根据权利要求3所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：所述高压厂用变压器（8）包括变压器高压侧（9）和变压器低压侧，所述变压器低压侧包括低压第一分裂绕组（6）和低压第二分裂绕组（7），低压第一分裂绕组（6）通过第十断路器（QF10）与所述第一工作母线（4）电连接，所述低压第二分裂绕组（7）通过第八断路器（QF8）与所述第二工作母线（5）电连接。

5.根据权利要求4所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：所述起备变（13）通过第九断路器（QF9）与所述第一工作母线（4）电连接，所述起备变（13）通过第七断路器（QF7）与所述第二工作母线（5）电连接。

6.根据权利要求5所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：所述发电机单元（10）包括汽轮发电机（12）和升压变（11），所述变压器高压侧（9）与所述汽轮发电机（12）电连接，所述汽轮发电机（12）与所述升压变（11）电连接。

7.根据权利要求6所述的背压发电机控制保护系统，其特征在于：所述背压发电机控制保护系统中还设置有高压母线、隔离开关（15）和高压断路器（14），其中，所述升压变（11）和起备变（13）通过高压断路器（14）和隔离开关（15）与高压母线电连接。

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