CN218498825U - 一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，包括：发电并网厂用单元与电网系统、厂用负荷连接；低压厂用单元通过厂用电力电子降压单元与发电并网厂用单元连接。发电并网厂用单元不仅可以直接向电网系统、厂用负荷传输电能，还可以向低压厂用单元传输电能，在发电并网厂用单元正常发电的情况下，低压厂用单元储存电能，在发电并网厂用单元故障停电的情况下，低压厂用单元释放电能，以保证厂用负荷不断电、提高设备供电可靠性。

Description

一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体涉及一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统。

背景技术

目前大型火电机组厂用电系统典型设计都是通过发电机出口分接降压变，可以分为两级变压，一级是由发电机出口20kV降压为6kV，一级为由6kV降压至400V，采用的都是工频变压器，涉及到的都是交流电，随着机组容量的不断增大，厂用电系统的容量也在不断增大，高厂变容量变大，厂用电系统短路电流很大，对高压开关的短路开断容量提出更高的要求，厂用电系统高压电缆为满足短路热稳定的要求，需要选择更粗的电缆，增加投资成本。传统高厂变采用工频变压器，体积巨大，且为了获得更大厂用电系统的容量，常常进行增容改造，改造费用巨大，工期较长，耽误电厂正常发电。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的发电厂供电系统具有可靠性差的缺陷，从而提供一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，包括：发电并网厂用单元、厂用电力电子降压单元及低压厂用单元，其中，发电并网厂用单元与电网系统、厂用负荷连接；低压厂用单元通过厂用电力电子降压单元与发电并网厂用单元连接。

在一实施例中，发电并网厂用单元包括：发电机、发电机主变、厂用系统并网断路器、交流厂用降压变、交流厂用母线、厂用负荷并网开关，其中，发电机出口分别与发电机主变的低压侧，发电机出口还通过厂用系统并网断路器与交流厂用降压变的低压侧连接；发电机主变的高压侧与电网系统连接；交流厂用降压变的高压侧与交流厂用母线连接；厂用负荷通过厂用负荷并网开关与交流厂用母线连接；低压厂用单元通过厂用电力电子降压单元与交流厂用母线连接。

在一实施例中，厂用电力电子降压单元包括：低压厂用交流并网断路器、电力电子高压整流装置、DC-DC高频降压装置，其中，电力电子高压整流装置的交流侧通过低压厂用交流并网断路器与发电并网厂用单元连接，电力电子高压整流装置的直流侧与DC-DC高频降压装置的高压侧连接；DC-DC高频降压装置的低压侧与低压厂用单元连接。

在一实施例中，厂用电力电子降压单元还包括：高压滤波电容及低压滤波电容，其中，电力电子高压整流装置的直流侧通过高压滤波电容与DC-DC高频降压装置的高压侧连接；DC-DC高频降压装置的低压侧通过低压滤波电容与低压厂用单元连接。

在一实施例中，低压厂用单元包括：直流低压厂用母线、储能单元及低压辅机单元，其中，储能单元及低压辅机单元均通过直流低压厂用母线与厂用电力电子降压单元连接。

在一实施例中，储能单元包括：后备蓄电池直流并网开关及后备蓄电池，其中，后备蓄电池通过后备蓄电池直流并网开关与直流低压厂用母线连接。

在一实施例中，低压辅机单元包括：低压辅机整流装置、低压辅机并网断路器及低压辅机，其中，低压辅机通过低压辅机并网断路器与低压辅机整流装置的交流侧连接；低压辅机整流装置的直流侧与直流低压厂用母线连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，所述发电并网厂用单元与电网系统、厂用负荷连接；所述低压厂用单元通过所述厂用电力电子降压单元与所述发电并网厂用单元连接。发电并网厂用单元不仅可以直接向电网系统、厂用负荷传输电能，还可以向低压厂用单元传输电能，在发电并网厂用单元正常发电的情况下，低压厂用单元储存电能，在发电并网厂用单元故障停电的情况下，低压厂用单元释放电能，以保证厂用负荷不断电、提高设备供电可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统的一个具体示例的组成图；

图2为本实用新型实施例提供的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统的另一个具体示例的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实用新型实施例提供一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，如图1所示，包括：发电并网厂用单元1、厂用电力电子降压单元2及低压厂用单元3。

如图1所示，发电并网厂用单元1与电网系统4、厂用负荷5连接；低压厂用单元3通过厂用电力电子降压单元2与发电并网厂用单元1连接。

具体地，发电并网厂用单元1不仅可以直接向电网系统4、厂用负荷5传输电能，还可以向低压厂用单元3传输电能，在发电并网厂用单元1正常发电的情况下，低压厂用单元3储存电能，在发电并网厂用单元1故障停电的情况下，低压厂用单元3释放电能，以保证厂用负荷5不断电、提高设备供电可靠性。

具体地，低压厂用单元3为直流单元，厂用电力电子降压单元2内部的电力电子变换器将发电并网厂用单元1输出的电能进行整流、降压、变频后输送至低压厂用单元3，以备低压厂用单元3储能。

在一具体实施例中，如图2所示，发电并网厂用单元1包括：发电机11、发电机主变12、厂用系统并网断路器13、交流厂用降压变14、交流厂用母线15、厂用负荷并网开关16。

进一步地，如图2所示，发电机11出口分别与发电机主变12的低压侧，发电机11出口还通过厂用系统并网断路器13与交流厂用降压变14的低压侧连接；发电机主变12的高压侧与电网系统4连接；交流厂用降压变14的高压侧与交流厂用母线15连接；厂用负荷5通过厂用负荷并网开关16与交流厂用母线15连接；低压厂用单元3通过厂用电力电子降压单元2与交流厂用母线15连接。

示例性地，交流厂用降压变14可以实现将20kV电压转变为6kV电压，当闭合厂用系统并网断路器13时，发电机11可以向厂用负荷5供电。

在一具体实施例中，如图2所示，厂用电力电子降压单元2包括：低压厂用交流并网断路器21、电力电子高压整流装置22、DC-DC高频降压装置24。

具体地，如图2所示，电力电子高压整流装置22的交流侧通过低压厂用交流并网断路器21与发电并网厂用单元1连接，电力电子高压整流装置22的直流侧与DC-DC高频降压装置24的高压侧连接；DC-DC高频降压装置24的低压侧与低压厂用单元3连接。

具体地，本实用新型实施例的电力电子高压整流装置22，可以实现将低压厂用单元3中各类负荷统一调控的目的，电力电子高压整流装置22采用的是背靠背电压源全控型电力电子装置，拥有四象限功率控制能力，功率响应时间在毫秒级，通过控制背靠背电压源全控型电力电子装置里面的IGBT，采用功率解耦算法，将有功、无功进行解耦，建立有功-频率控制系统，可以将低压厂用单元3中各类负荷作为一个整体，作为可控负荷参与到火电机组调频控制中，使火电机组厂用电系统电力电子化。

具体地，本实用新型实施例的DC-DC高频降压装置24中采用的DC-DC电力电子变压器，可以实现高频电压降低，具有直流隔离作用，DC-DC高频降压装置24额定频率为10kHz，通过频率改变，实现电压变化，相较于传统变压器，体积更小，维护方便，实现高频变压，无需传统升压变压器，控制方式灵活，供电可靠。

具体地，在DC-DC高频降压装置24中因为采用高频变压器，提高频率的同时可以有效减小铁心和线圈体积，占地体积相较于工频变压器大幅度缩小，也可不配置工频变压器需要的继电保护相关一次、二次设备。DC-DC高频降压装置24中控制方式灵活，可以按照给定功率因数运行，更加匹配520V低压直流厂用负荷5大功率用电特性。

在一具体实施例中，如图2所示，厂用电力电子降压单元2还包括：高压滤波电容23及低压滤波电容25，其中，电力电子高压整流装置22的直流侧通过高压滤波电容23与DC-DC高频降压装置24的高压侧连接；DC-DC高频降压装置24的低压侧通过低压滤波电容25与低压厂用单元3连接。

具体地，在DC-DC高频变压装置两端配置的高压滤波电容23、低压滤波电容25，可以实现端口间的故障隔离，所需无需再配置谐波抑制、无功补偿装置。

在一具体实施例中，低压厂用单元3包括：直流低压厂用母线、储能单元及低压辅机单元，其中，储能单元及低压辅机单元均通过直流低压厂用母线与厂用电力电子降压单元2连接。

具体地，构建低压厂用单元3，直流组网可以直接接入DC-DC高频变压器低压侧，无需在加入一级AC/DC换流装置，变换器控制简单、损耗小。可以更直接、更高效的向直流驱动负荷供电。

进一步地，如图2所示，储能单元包括：后备蓄电池直流并网开关35及后备蓄电池36，其中，后备蓄电池36通过后备蓄电池直流并网开关35与直流低压厂用母线31连接。

进一步地，如图2所示，低压辅机单元包括：低压辅机整流装置32、低压辅机并网断路器33及低压辅机34，其中，低压辅机34通过低压辅机并网断路器33与低压辅机整流装置32的交流侧连接；低压辅机整流装置32的直流侧与直流低压厂用母线31连接。

具体地，低压厂用单元3的电能控制与直流低压厂用母线31相关，对潮流的控制更大程度上取决于直流低压厂用母线31上电流，可以实现低压厂用单元3中低压辅机34的协调控制。

具体地，直流低压厂用母线31采用的是520V低压直流母线，相较于交流三相输电母线，可以节约大量动力电缆，当发生接地故障时，因为线路结构简单，故障定位相对容易，易于检修与设备维护；直流低压厂用母线31所接入的后备蓄电池36，后备蓄电池36可以作为后备电源，当发电并网厂用单元1失电，直接将电能通过直流低压厂用母线31传输至低压辅机34，增加设备供电可靠性；所构建的低压厂用单元3，直流主网，供电灵活，通过电力电子器件实现功率解耦控制，可以将低压厂用单元3看做一个整体可控负荷，参与到厂用负荷5功率调节中。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，其特征在于，包括：发电并网厂用单元、厂用电力电子降压单元及低压厂用单元，其中，

所述发电并网厂用单元与电网系统、厂用负荷连接；

所述低压厂用单元通过所述厂用电力电子降压单元与所述发电并网厂用单元连接；

所述发电并网厂用单元包括：发电机、发电机主变、厂用系统并网断路器、交流厂用降压变、交流厂用母线、厂用负荷并网开关，其中，所述发电机出口分别与所述发电机主变的低压侧，所述发电机出口还通过所述厂用系统并网断路器与所述交流厂用降压变的低压侧连接；所述发电机主变的高压侧与电网系统连接；所述交流厂用降压变的高压侧与所述交流厂用母线连接；所述厂用负荷通过所述厂用负荷并网开关与所述交流厂用母线连接；所述低压厂用单元通过所述厂用电力电子降压单元与所述交流厂用母线连接；

所述厂用电力电子降压单元包括：低压厂用交流并网断路器、电力电子高压整流装置、DC-DC高频降压装置，其中，所述电力电子高压整流装置的交流侧通过所述低压厂用交流并网断路器与所述发电并网厂用单元连接，所述电力电子高压整流装置的直流侧与所述DC-DC高频降压装置的高压侧连接；所述DC-DC高频降压装置的低压侧与所述低压厂用单元连接；

所述低压厂用单元包括：直流低压厂用母线、储能单元及低压辅机单元，其中，所述储能单元及所述低压辅机单元均通过所述直流低压厂用母线与所述厂用电力电子降压单元连接。

2.根据权利要求1所述的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，其特征在于，所述厂用电力电子降压单元还包括：高压滤波电容及低压滤波电容，其中，

所述电力电子高压整流装置的直流侧通过所述高压滤波电容与所述DC-DC高频降压装置的高压侧连接；

所述DC-DC高频降压装置的低压侧通过所述低压滤波电容与所述低压厂用单元连接。

3.根据权利要求1所述的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，其特征在于，所述储能单元包括：后备蓄电池直流并网开关及后备蓄电池，其中，

所述后备蓄电池通过所述后备蓄电池直流并网开关与所述直流低压厂用母线连接。

4.根据权利要求1所述的发电厂低压厂用电力电子降压供电系统，其特征在于，所述低压辅机单元包括：低压辅机整流装置、低压辅机并网断路器及低压辅机，其中，

所述低压辅机通过所述低压辅机并网断路器与所述低压辅机整流装置的交流侧连接；

所述低压辅机整流装置的直流侧与所述直流低压厂用母线连接。

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