CN221009813U - 一种用于火电厂的多单元交流低穿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于火电厂的多单元交流低穿装置，包括：壳体，所述壳体内部设置有交流进线总断路器、分支断路器、若干功率模块、直流输出端子排和直流输出断路器，其中所述直流输出端子排包括汇流端子排和一次输出端子排；所述交流进线总断路器、分支断路器、功率模块、汇流端子排、直流输出断路器、一次输出端子排依次通过导线进行连接。本实用新型能够满足给煤机或空预器变频器的火电厂使用需求，主回路部分将多个PM功率模块单元安装在一个屏柜内，有效的缩减了现场占地面积。

Description

一种用于火电厂的多单元交流低穿装置

技术领域

本实用新型属于变频器的低电压穿越技术领域，尤其涉及一种用于火电厂的多单元交流低穿装置。

背景技术

当电网发生电压暂降时，会引起变频器保护停机，如果停机的变频器用在关键生产工艺或涉及安全等环节，如火电厂中的给煤机和空预器，则会引起重大经济损失或造成严重事故。交流型高低电压穿越电源就是用于解决这一问题的设备。

电网电压跌至额定电压90％以上时，交流型高低电压穿越电源不工作，并处于热备用状态，变频器由电网侧供电；当电网电压跌至额定电压的20％～90％范围内时，交流型高低电压穿越电源瞬时(＜200us)启动，并维持变频器直流母线电压在DC500V左右，保证变频器正常运行，变频器由交流型高低电压穿越电源供电；当电网电压恢复至额定电压90％以上时，交流型高低电压穿越电源自动退出工作状态，并转为热备用状态，变频器恢复由电网侧供电。而传统的低电压穿越装置只适合单个小功率变频器，一般为单台屏柜对应单个变频器，无法满足数量多，功率大的变频器的需求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于火电厂的多单元交流低穿装置，将多个PM功率组装在一个标准屏柜内，并通过直流输出侧的并联数量来满足不同功率，不同数量的变频器需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于火电厂的多单元交流低穿装置，包括：

壳体，所述壳体内部设置有交流进线总断路器、分支断路器、若干功率模块、直流输出端子排和直流输出断路器，其中所述直流输出端子排包括汇流端子排和一次输出端子排；

所述交流进线总断路器、分支断路器、功率模块、汇流端子排、直流输出断路器、一次输出端子排依次通过导线进行连接。

可选的，所述交流进线总断路器的进线口由铜排连接到装置外部的供电电源。

可选的，所述交流进线总断路器的出线口通过所述铜排分流后与所述分支断路器的进线口连接；

所述分支断路器的出线口与所述功率模块的交流电源输入端子连接；

所述功率模块的直流正极输出端子、直流负极输出端子分别与所述汇流端子排的正极端子、负极端子连接；

所述汇流端子排的正极端子、负极端子分别与所述直流输出断路器的进线口连接；

所述直流输出断路器的出线口右侧、左侧分别与所述一次输出端子排的输出正极端子、输出负极端子连接。

可选的，所述一次输出端子排的输出正极端子和输出负极端子分别与装置外部的变频器直流端子的正极端、负极端连接。

可选的，所述功率模块包括第一控制端子、第二控制端子、EMC滤波电路、防雷电路、PFC主电路、AC/DC主电路及控制回路；

所述第一控制端子与第二控制端子均与外部通信设备无线连接，与所述控制回路通过导线连接；所述EMC滤波电路分别与所述功率模块的进线端、PFC主电路连接，所述EMC滤波电路与所述PFC主电路的之间并联连接所述防雷电路；

所述控制回路的进线端与所述功率模块进线端连接，控制回路出线端与所述PFC主电路、所述AC/DC主电路连接；

所述PFC主电路、所述AC/DC主电路、所述功率模块的输出端依次连接。

可选的，所述功率模块之间独立运行或并联运行。

可选的，所述控制回路包括第三控制端子、第四控制端子、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器和按钮；

当所述功率模块之间独立运行时：

所述按钮，用于控制所述功率模块的启停；

所述第一继电器，用于闭锁启动回路；

所述第二继电器，用于与所述第四控制端子连接并控制所述功率模块的启停；

所述第三继电器，用于提供启停指示信号；

所述第四继电器，用于所述功率模块故障指示；

所述第五继电器，用于所述功率模块告警指示；

所述第六继电器，用于告警闭锁；

所述第七继电器，用于输出无源点信号；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器的控制线圈并联连接；

所述第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器分别与第三控制端子连接；

所述第三控制端子和第四控制端子还与外部通信设备无线连接。

可选的，若所述功率模块为并联运行，则将所述功率模块的第二控制端子、第三控制端子和第四控制端子对应并联。

本实用新型技术效果：

多单元交流型低穿装置采用多个独立的PM功率模块单元并联矢量合成方式，用于给煤机或空预器的变频器提供厂用电电压跌落时的支撑电源。可根据实际情况来配置模块数量，最多支持到7个模块。此实用新型能够满足给煤机或空预器变频器的火电厂使用需求。

本实用新型主要由主回路部分和控制回路部分组成。主回路部分将多个PM功率模块单元安装在一个屏柜内，有效的缩减了现场占地面积。控制回路部分采用统一的集中控制。通过本装置提升了设计、生产效率，同时也降低了设备生产、制造成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的第一主回路拓扑图；

图2为本实用新型实施例的第二主回路拓扑图；

图3为本实用新型实施例的控制回路原理图；

图4为本实用新型实施例单个PM功率模块端子定义图；

图5为本实用新型的结构图。

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申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1-2所示，本实施例中提供一种用于火电厂的多单元交流低穿装置，包括：

壳体，壳体内部设置有交流进线总断路器、若干分支断路器、若干功率模块、直流输出端子排和直流输出断路器，其中直流输出端子排包括汇流端子排和一次输出端子排；交流进线总断路器、分支断路器、功率模块、汇流端子排、直流输出断路器、一次输出端子排依次通过导线进行连接。

具体为交流进线总断路器QF、分支断路器KK11-KK17、功率模块PM1-PM7、直流输出断路器QF11、直流输出端子排XT构成。总断路器QF进线口由铜排连接到装置外部的供电电源，总断路器的出线口通过铜排分流后，用导线连接到KK11-KK17共计7个分支断路器的进线口；在每个分支断路器的出线口用导线分别连接到功率模块PM1-7的交流电源输入端子；每个功率模块PM的直流正极输出端子和装置的汇流端子排XT4正极端子连接，负极输出端子和装置的汇流端子排XT4负极端子连接；XT4的正极端子连接在直流输出断路器QF11的进线口右侧，XT4的负极端子连接在直流输出断路器QF11的进线口左侧；QF11的出线口右侧连接在装置的一次输出端子排XT5的直流输出正极端子；QF11的出线口左侧连接在装置的一次输出端子排XT5的直流输出负极端子；正极端子连接到装置外部的变频器直流端子的正极端，负极端子连接到装置外部的变频器直流端子的负极端。其中核心部件功率模块内部由控制端子J1与控制端子J2、EMC滤波电路，防雷电路，PFC主电路，AC/DC主电路及控制回路构成，EMC滤波电路的进线端连接到模块进线端，经进线端接入交流电源；EMC滤波电路的一端接入到PFC主电路的进线侧；在两个电路的中间并联进防雷电路，PFC电路的另一端连接到AC/DC主电路进线端，AC/DC主电路另一端连接到模块的输出端，经输出端输出直流电源。控制回路的进线端与功率模块的进线端连接，出线端与PFC主电路，AC/DC主电路连接。

此实用新型的主要特征在于：

第一，采用一路交流电源总进线，对应多台变频器也可以达到整体一路电源进线，现场布线更清晰明了；

第二，总交流电源分成多个支路，最多支持七个分支的交流回路，PM功率模块直流输出功率为6kw，可独立运行，也可以多路主回路输出并联，组合成n*6kw的模块输出，可以根据现场变频器的数量和功率确定并联的数量。如其中一台电源失效，自动脱离系统并报故障，不对系统其它电源造成影响。模块化设计，增减数量方便灵活。

第三，每个分支开关带独立的PM功率模块，接受统一的控制指令，包括启动，停止，故障告警输出等；

第四，PM功率模块单元是三相三线交流输入、单路直流输出的AC/DC大功率电源。输出具有短路保护、过流保护、过压保护及过温保护功能。冷却采用系统自然传导散热方式。具备RS485通讯及电压事件录波功能，可以远程监测模块输出电压以及电流，并可通过通讯进行输出电压调节、控制DC开关机以及上报告警信息。通过内部RS485通讯电路，一端连接到模块的通讯端子，接收来自用户电脑的指令和发送到用户电脑的信号，电路的另一端连接到模块内部的控制电路单元，将指令转换成内部信号调节输出电压等，同时将运行信号进行输出。

第五，直流输出通过连接端子接在直流输出断路器，给变频器提供厂用电电压跌落时的直流支撑电源。

如图1所示，以七台模块并联的方式为例，将输出端子排的正负极分别并联接到直流输出断路器QF11上和现场的变频器直流母线相接，提供厂用电电压跌落时的支撑电源，输出7组6kw，直流电源。采用一路交流电源总进线，经总断路器QF后由铜排分流，用导线和分支断路器KK11～17相连，每个分支断路器连接独立的PM功率模块，经模块内部AC/DC电路，将三相三线AC380V输入转换成单路直流DC500V输出。当检测到电网电压跌落到设定值(通常为80％～90％额定电压)时立即进入运行状态，电网电压正常时为热备状态。每个模块直流输出功率为6kw，可独立运行，也可以多路主回路输出并联，组合成n*6kw的模块输出，根据负载功率确定并联的数量。

如图2所示，以6台模块，两两并联运行方式为例，将模块两两并联，输出3组12kw直流电源，其中QF和QF11，可以手动分断，也可以由触摸屏经PLC由电动操作机构完成分合闸指令。另QF,QF11和KK11～17的辅助触点也可通过PLC来监测分合闸状态输出到触摸屏，直观的观察到运行情况。现场有3台11kw的变频器，则需要2台PM功率模块并联运行，共3组。将原KK11-17,减成KK11-13,KK11连接到PM1和PM2的交流输入端子，KK12连接到PM3和PM4的交流输入端子，KK13连接到PM5和PM6的交流输入端子；PM1和PM2的直流正极输出端子和装置的汇流端子排XT4正极1部分连接，负极输出端子和装置的汇流端子排XT4负极2部分连接；相应的PM3和PM4连接到XT4的正负极2部分，PM5和PM6连接到XT4的正负极3部分；XT4的正极1部分连接在直流输出断路器QF11的进线口右侧，XT4的负极1部分连接在直流输出断路器QF11的进线口左侧；QF11的出线口右侧连接在XT5的直流输出正极1端子；QF11的出线口左侧连接在XT5的直流输出负极1端子；正极1端子连接到装置外部的变频器1直流端子的正极端，负极1端子连接到装置外部的变频器1直流端子的负极端。相应的另外XT4的2、3部分端子连接形式同第1部分连接，最后分别连接到变频器2和变频器3。

如图3所示，为本实用新型的控制回路图，以手动操作为例，不经PLC控制。也可以利用PLC和触摸屏组成自动控制系统，免去手动操作。

控制电压为DC24V,由开关电源提供可靠供电。模块启停通过按钮SB1,SB2来控制，继电器KA1负责闭锁启动回路，KA3负责提供启停指示信号，KA2接到模块的J4端子来控制模块的启停，KA1,KA2和KA3的控制线圈并联在一起。KA4，KA7负责模块故障指示和输出无源点信号，KA5，KA6负责模块告警指示和告警闭锁。KA4-7分别接到模块的J3端子，由于告警不停机，且为瞬动信号，为了方便运维人员观察到告警信号需要增加KA6来闭锁该告警回路,同时增加必要的指示灯，在就地直观的观察到启停，告警，分合闸指示。以上为单台模块控制回路，如需多台并联运行，需要将模块的J2,J3,J4控制端子一一对应并联来接收统一信号。其中J1端子为485通讯端子，J2为均流母线端子，J3为故障输出端子，J4为模块启停控制端子，端子定义如图4所示。端子均通过导线与模块内部的控制回路连接，与外部相应的控制信号连接。

该装置支持RS485通讯，符合modbus协议：可以传输关键信息给上位机如：输入侧电压/电流，输出侧电压/电流，模块内部开关信号，模块保护信号，风机信号，低穿设备启动，低穿设备结束等。还可以通过RJ45网口，从PM功率模块读取电压事件录波数据，同时该接口也可以作为调试用，设置参数。

本实用新型多单元交流型低穿装置采用多个独立的PM功率模块单元并联矢量合成方式，用于给煤机或空预器的变频器提供厂用电电压跌落时的支撑电源。可根据实际情况来配置模块数量，最多支持到7个模块。此实用新型能够满足给煤机或空预器变频器的火电厂使用需求。

本实用新型主要由主回路部分和控制回路部分组成。如图5所示，主回路部分将多个PM功率模块单元安装在一个屏柜内，有效的缩减了现场占地面积。控制回路部分采用统一的集中控制。通过本装置提升了设计、生产效率，同时也降低了设备生产、制造成本。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内部设置有交流进线总断路器、分支断路器、若干功率模块、直流输出端子排和直流输出断路器，其中所述直流输出端子排包括汇流端子排和一次输出端子排；

所述交流进线总断路器、分支断路器、功率模块、汇流端子排、直流输出断路器、一次输出端子排依次通过导线进行连接。

2.如权利要求1所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，所述交流进线总断路器的进线口由铜排连接到装置外部的供电电源。

3.如权利要求2所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，所述交流进线总断路器的出线口通过所述铜排分流后与所述分支断路器的进线口连接；

所述分支断路器的出线口与所述功率模块的交流电源输入端子连接；

所述功率模块的直流正极输出端子、直流负极输出端子分别与所述汇流端子排的正极端子、负极端子连接；

所述汇流端子排的正极端子、负极端子分别与所述直流输出断路器的进线口连接；

所述直流输出断路器的出线口右侧、左侧分别与所述一次输出端子排的输出正极端子、输出负极端子连接。

4.如权利要求1所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，

所述一次输出端子排的输出正极端子和输出负极端子分别与装置外部的变频器直流端子的正极端、负极端连接。

5.如权利要求4所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，所述功率模块包括第一控制端子、第二控制端子、EMC滤波电路、防雷电路、PFC主电路、AC/DC主电路及控制回路；

所述第一控制端子与第二控制端子均与外部通信设备无线连接，与所述控制回路通过导线连接；所述EMC滤波电路分别与所述功率模块的进线端、PFC主电路连接，所述EMC滤波电路与所述PFC主电路的之间并联连接所述防雷电路；

所述控制回路的进线端与所述功率模块进线端连接，控制回路出线端与所述PFC主电路、所述AC/DC主电路连接；

所述PFC主电路、所述AC/DC主电路、所述功率模块的输出端依次连接。

6.如权利要求5所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，所述功率模块之间独立运行或并联运行。

7.如权利要求6所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，所述控制回路包括第三控制端子、第四控制端子、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器和按钮；

当所述功率模块之间独立运行时：

所述按钮，用于控制所述功率模块的启停；

所述第一继电器，用于闭锁启动回路；

所述第二继电器，用于与所述第四控制端子连接并控制所述功率模块的启停；

所述第三继电器，用于提供启停指示信号；

所述第四继电器，用于所述功率模块故障指示；

所述第五继电器，用于所述功率模块告警指示；

所述第六继电器，用于告警闭锁；

所述第七继电器，用于输出无源点信号；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器的控制线圈并联连接；

所述第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器分别与第三控制端子连接；

所述第三控制端子和第四控制端子还与外部通信设备无线连接。

8.如权利要求7所述的用于火电厂的多单元交流低穿装置，其特征在于，若所述功率模块为并联运行，则将所述功率模块的第二控制端子、第三控制端子和第四控制端子对应并联。