CN220087000U - 核电厂直流应急配电电路及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了核电厂直流应急配电电路及系统，其电路包括若干列直流配电单元，列联络单元，以及与其中一列直流配电单元连接的后备供电单元；其中，每一列直流配电单元包括：用于将高压应急母线输出的第一交流电压转换为第一直流电压的整流单元，其输出端连接列联络单元，且可通过列联络单元控制各列直流配电单元的整流单元之间的连通状态；与整流单元的输出端连接用于将第一直流电压转换为第二交流电压的逆变单元；以及与整流单元的输出端连接用于将第一直流电压转换第二直流电压的变流单元。

Description

核电厂直流应急配电电路及系统

技术领域

本实用新型涉及核电厂供电技术领域，尤其涉及一种核电厂直流应急配电电路及系统。

背景技术

核电厂应急配电系统是核电厂厂用电系统的重要组成部分，其主要功能是，电厂正常运行期间，向重要厂用负荷供电；在正常电源失去的情况下，通过后备电源(主要为应急柴油发电机)向保证电厂安全的负荷持续供电。

目前核电厂应急配电系统主要采用交流配电系统，但其存在保护控制相对复杂、线路损耗大、电源接入限制条件(如相位、频率等等)较多、共因故障风险等劣势，不仅导致交流配电系统的电源质量较差，还难以与各式各样的负载设备实现匹配，不利于核电厂的稳定运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种核电厂直流应急配电电路及系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂直流应急配电电路，包括若干列直流配电单元，列联络单元，以及与其中一列所述直流配电单元连接的后备供电单元；其中，每一列所述直流配电单元包括：

用于将高压应急母线输出的第一交流电压转换为第一直流电压的整流单元，其输出端连接所述列联络单元，且可通过所述列联络单元控制各列直流配电单元的整流单元之间的连通状态；

与所述整流单元的输出端连接用于将所述第一直流电压转换为第二交流电压的逆变单元；以及

与所述整流单元的输出端连接用于将所述第一直流电压转换第二直流电压的变流单元。

优选地，所述整流单元包括变压器、第一AC/DC整流器和第一开关K1；

所述变压器的一次侧连接所述高压应急母线，所述变压器的二次侧连接所述第一AC/DC整流器的交流输入端，所述第一AC/DC整流器的直流输出端输出所述第一直流电压且连接所述第一开关K1的第一端，所述第一开关K1的第二端为所述整流单元的输出端。

优选地，所述逆变单元包括第二开关K2和逆变器；

所述第二开关K2的第一端连接所述整流单元的输出端，所述第二开关K2的第二端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端输出所述第二交流电压。

优选地，所述变流单元包括第三开关K3和DC/DC变流器；

所述第三开关K3的第一端连接所述整流单元的输出端，所述第三开关K3的第二端连接所述DC/DC变流器的输入端，所述DC/DC变流器的输出端输出所述第二直流电压。

优选地，所述变流单元还包括蓄电池和第四开关K4；

所述蓄电池连接所述第四开关K4的第一端，所述第四开关K4的第二端连接所述DC/DC变流器的输出端。

优选地，所述后备供电单元包括发电机、第二AC/DC整流器、第五开关K5、外部直流电源接口、第六开关K6和第七开关K7；

所述发电机的电源输出端连接所述第二AC/DC整流器的交流输入端，所述第二AC/DC整流器的直流输出端连接所述第五开关K5的第二端，所述第五开关K5的第一端连接所述外部直流电源接口的输出端，所述外部直流电源接口的输入端用于连接外部直流电源，所述第五开关K5的第一端还经所述第六开关K6和第七开关K7连接至其中一个所述直流配电单元中的整流单元的输出端。

优选地，所述外部直流电源接口包括若干第八开关K8；

各所述第八开关K8的第二端用于连接所述外部直流电源，各所述第八开关K8的第一端连接所述第五开关K5的第一端。

优选地，所述列联络单元包括联络母线和与各列直流配电单元一一对应的若干第九开关K9；

各所述第九开关K9的第一端连接所述联络母线，各所述第九开关K9的第二端与各所述直流配电单元中的整流单元的输出端一一对应连接。

优选地，所述直流配电单元的数量为两列。

本实用新型还构造了一种核电厂直流应急配电系统，包括本实用新型实施例提供的核电厂直流应急配电电路。

本实用新型具有以下有益效果：提供一种核电厂直流应急配电电路；通过整流单元将第一交流电压转换为第一直流电压，以给高压直流用电设备供电；还通过逆变单元将第一直流电压转换为第二交流电压，以给交流用电设备供电；还通过变流单元将第一直流电压转换为第二直流电压，以给低压直流用电设备供电；而且，在高压应急母线或某列直流配电单元的整流单元出现故障时，通过列联络单元控制各列中整流单元之间的连通状态，进而通过后备供电单元或其它列正常的整流单元给相应的整流单元输出第一直流电压。另外，本实用新型不仅可以与内外部电源灵活接入，还实现了应急配电系统的多样化配置，且具有保护控制简单及容错性强的特点，相较于交流配电系统，还具有更大的可拓展性和改造潜力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一些实施例中核电厂直流应急配电电路的电路结构图；

图2是本实用新型另一些实施例中核电厂直流应急配电电路的电路结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1，是本实用新型一些实施例中核电厂直流应急配电电路的电路结构图。该电路包括若干列直流配电单元1，列联络单元2，以及与其中一列直流配电单元1连接的后备供电单元3。其中，每一列直流配电单元1包括：

用于将高压应急母线输出的第一交流电压转换为第一直流电压的整流单元11，整流单元11的输出端连接列联络单元2，进而可通过列联络单元2控制各列直流配电单元1的整流单元11之间的连通状态；

与整流单元11的输出端连接用于将第一直流电压转换为可为交流用电设备供电的第二交流电压的逆变单元12；以及

与整流单元11的输出端连接用于将第一直流电压转换可为低压直流用电设备供电的第二直流电压的变流单元13。

具体地，高压应急母线可以为核电厂中的10KV应急母线。后备供电单元3与其中一列直流配电单元1中的整流单元11的输出端连接，当10KV应急母线出现故障无法正常供电时，后备供电单元3通过列联络单元2替代整流单元11给各直流配电单元1提供第一直流电压；当某一列直流配电单元1中的整流单元11故障时，通过列联络单元2配合，可使其它列中正常工作的整流单元11替代该故障列的整流单元11供电。

在本实施例中，通过整流单元11将第一交流电压转换为第一直流电压，以给高压直流用电设备供电；还通过逆变单元12将第一直流电压转换为第二交流电压，以给交流用电设备供电；还通过变流单元13将第一直流电压转换为第二直流电压，以给低压直流用电设备供电；而且，在高压应急母线或某列直流配电单元1的整流单元11出现故障时，通过列联络单元2控制各列中整流单元11之间的连通状态，进而通过后备供电单元3或其它列正常的整流单元11给相应的整流单元11输出第一直流电压。

可以理解的，本实用新型至少具有以下优点：

1、只要内外部电源电压匹配，即可直接接入系统，不受频率、相位等的限制，可大幅提升核电厂应急配电系统的扩展能力，使内外部电源可以灵活接入；

2、实现了应急配电系统的多样化配置，降低了应急配电系统因交流或直流系统共模故障引起的全部电源丧失的概率，有效提高系统安全性；

3、具有保护控制简单及容错性强的特点，尤其在电源切换等暂态过程中，直流配电系统极具优势，可降低在应急工况下，电源切换失败而造成事故影响扩大的概率，提高了供电可靠性和电厂安全性；

4、相较于交流配电系统，具有更大的可拓展性和改造潜力。

在一些实施例中，第一直流电压可以为600V，第二交流电压可以为380VAC，第二直流电压可以为220V。在一些实施例中，如图2所示，整流单元11包括变压器111、第一AC/DC整流器112和第一开关K1。变压器111的一次侧连接高压应急母线，变压器111的二次侧连接第一AC/DC整流器112的交流输入端，第一AC/DC整流器112的直流输出端输出第一直流电压且连接第一开关K1的第一端，第一开关K1的第二端为整流单元11的输出端。

在一些实施例中，如图2所示，逆变单元12包括第二开关K2和逆变器121。第二开关K2的第一端连接整流单元11的输出端，第二开关K2的第二端连接逆变器121的输入端，逆变器121的输出端输出第二交流电压。

在一些实施例中，如图2所示，变流单元13包括第三开关K3和DC/DC变流器131。第三开关K3的第一端连接整流单元11的输出端，第三开关K3的第二端连接DC/DC变流器131的输入端，DC/DC变流器131的输出端输出第二直流电压。

需说明的是，DC/DC变流器131可以为现有技术中常用的可以进行直流电压转换的电路或模块，在此暂不限定。

在一些实施例中，如图2所示，变流单元13还包括蓄电池132和第四开关K4。蓄电池132连接第四开关K4的第一端，第四开关K4的第二端连接DC/DC变流器131的输出端。在高压应急母线出现故障后，后备供电单元3的切入是需要一定时间的，在切入期间，第四开关K4闭合可以使蓄电池132替代输出第二直流电压，以实现不间断供电。

在一些实施例中，如图2所示，后备供电单元3包括发电机31、第二AC/DC整流器32、第五开关K5、外部直流电源接口33、第六开关K6和第七开关K7。发电机31的电源输出端连接第二AC/DC整流器32的交流输入端，第二AC/DC整流器32的直流输出端连接第五开关K5的第二端，第五开关K5的第一端连接外部直流电源接口33的输出端，外部直流电源接口33的输入端用于连接外部直流电源，第五开关K5的第一端还经第六开关K6和第七开关K7连接至其中一个直流配电单元1中的整流单元11的输出端。其中，第六开关K6和第七开关K7为冗余设计，用于提高后备供电单元3的可靠性。

在一些实施例中，如图2所示，外部直流电源接口33包括若干第八开关K8。各第八开关K8的第二端用于连接外部直流电源，各第八开关K8的第一端连接第五开关K5的第一端。其中，外部直流电源接口33用于连接电化学储能、压缩空气储能、燃料电池、分布式电源系统等新型后备电源，以替代发电机31供电。

在一些实施例中，如图2所示，列联络单元2包括联络母线21和与各列直流配电单元1一一对应的若干第九开关K9。各第九开关K9的第一端连接联络母线21，各第九开关K9的第二端与各直流配电单元1中的整流单元11的输出端一一对应连接。

在本实施例中，第九开关K9的开合控制了相应直流配电单元1中的整流单元11的输出端是否连通至联络母线21，可以理解的，控制各第九开关K9的开合，可以控制各整流单元11的输出端是否连通。

在一些实施例中，直流配电单元1的数量为两列。

本实用新型还提供了一种核电厂直流应急配电系统，包括本实用新型实施例提供的核电厂直流应急配电电路。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种核电厂直流应急配电电路，其特征在于，包括若干列直流配电单元(1)，列联络单元(2)，以及与其中一列所述直流配电单元(1)连接的后备供电单元(3)；其中，每一列所述直流配电单元(1)包括：

用于将高压应急母线输出的第一交流电压转换为第一直流电压的整流单元(11)，其输出端连接所述列联络单元(2)，且可通过所述列联络单元(2)控制各列直流配电单元(1)的整流单元(11)之间的连通状态；

与所述整流单元(11)的输出端连接用于将所述第一直流电压转换为第二交流电压的逆变单元(12)；以及

与所述整流单元(11)的输出端连接用于将所述第一直流电压转换第二直流电压的变流单元(13)。

2.根据权利要求1所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述整流单元(11)包括变压器(111)、第一AC/DC整流器(112)和第一开关K1；

所述变压器(111)的一次侧连接所述高压应急母线，所述变压器(111)的二次侧连接所述第一AC/DC整流器(112)的交流输入端，所述第一AC/DC整流器(112)的直流输出端输出所述第一直流电压且连接所述第一开关K1的第一端，所述第一开关K1的第二端为所述整流单元(11)的输出端。

3.根据权利要求1所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述逆变单元(12)包括第二开关K2和逆变器(121)；

所述第二开关K2的第一端连接所述整流单元(11)的输出端，所述第二开关K2的第二端连接所述逆变器(121)的输入端，所述逆变器(121)的输出端输出所述第二交流电压。

4.根据权利要求1所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述变流单元(13)包括第三开关K3和DC/DC变流器(131)；

所述第三开关K3的第一端连接所述整流单元(11)的输出端，所述第三开关K3的第二端连接所述DC/DC变流器(131)的输入端，所述DC/DC变流器(131)的输出端输出所述第二直流电压。

5.根据权利要求4所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述变流单元(13)还包括蓄电池(132)和第四开关K4；

所述蓄电池(132)连接所述第四开关K4的第一端，所述第四开关K4的第二端连接所述DC/DC变流器(131)的输出端。

6.根据权利要求1所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述后备供电单元(3)包括发电机(31)、第二AC/DC整流器(32)、第五开关K5、外部直流电源接口(33)、第六开关K6和第七开关K7；

所述发电机(31)的电源输出端连接所述第二AC/DC整流器(32)的交流输入端，所述第二AC/DC整流器(32)的直流输出端连接所述第五开关K5的第二端，所述第五开关K5的第一端连接所述外部直流电源接口(33)的输出端，所述外部直流电源接口(33)的输入端用于连接外部直流电源，所述第五开关K5的第一端还经所述第六开关K6和第七开关K7连接至其中一个所述直流配电单元(1)中的整流单元(11)的输出端。

7.根据权利要求6所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述外部直流电源接口(33)包括若干第八开关K8；

各所述第八开关K8的第二端用于连接所述外部直流电源，各所述第八开关K8的第一端连接所述第五开关K5的第一端。

8.根据权利要求6所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述列联络单元(2)包括联络母线(21)和与各列直流配电单元(1)一一对应的若干第九开关K9；

各所述第九开关K9的第一端连接所述联络母线(21)，各所述第九开关K9的第二端与各所述直流配电单元(1)中的整流单元(11)的输出端一一对应连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的核电厂直流应急配电电路，其特征在于，所述直流配电单元(1)的数量为两列。

10.一种核电厂直流应急配电系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的核电厂直流应急配电电路。