1.本发明涉及一种火电厂用中压直流配电系统。
背景技术：2.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出高厂变，设厂用高压母线系统，200kw以上厂用动力从厂用高压母线引接，为降低厂用电率，通常用电负荷最大的给水泵设置汽动泵进行转速调节，大型风机兼顾投资和节能经济型一般选择动叶可调方式进行负荷调节，低压动力的负荷调节一般选择变频调节。
3.随着机组容量的不断增大，即使给水泵作为最大厂用动力采用汽动调节，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，对高压开关的短路遮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，为此大型机组采用10kv系统也不能从根本解决此矛盾。给水泵采用汽动变速调节，虽然提高全厂热耗水平，但是节约厂用电增加上网电量，在我国目前电网以发电量调度的方式下，还是有经济效益的，因此而使得包括隶属五大发电公司的一些电厂，在大容量机组建设时，也在进行汽动变速驱动大型风机的试验，但是低速低荷小汽机热耗高的问题是个现实问题，导致的全厂热耗升高也是其固有的缺憾，虽然对自身有一定的经济收益，但是全厂热耗升高从社会效益来说是负面的。而且动叶可调系统比较复杂，对于工况恶劣的引风机来说故障率比较高，维护成本较高。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种火电厂用中压直流配电系统，可以实现重要高压动力的全变频化，使全厂能耗水平显著下降。
5.为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
6.一种火电厂用中压直流配电系统，包括：厂用交流6.3kv单元、厂用直流配电单元；所述厂用交流6.3kv单元包括：20kv变6.3kv分裂绕组变压器、6.3kv交流厂用a段、6.3kv交流厂用b段、交流负荷开关、厂用交流负荷、厂用交流-厂用直流联络开关、6.3kv变10kv双绕组变压器、双向pcs换流器、厂用交流保安段负荷、集中逆变装置和保安段负荷直流侧断路器；其中所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器高压侧连接至发电机出口，所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器低压侧两个分支分别与所述6.3kv交流厂用a段和所述6.3kv交流厂用b段连接，所述厂用交流负荷通过所述交流负荷开关连接至所述6.3kv交流厂用a段，所述6.3kv变10kv双绕组变压器低压侧通过所述厂用交流-厂用直流联络开关连接至所述6.3kv交流厂用a段，所述6.3kv变10kv双绕组变压器高压侧通过所述双向pcs换流器与所述6kv中压直流母线连接，所述厂用交流保安段负荷通过所述集中逆变装置及所述保安段负荷直流侧断路器与所述6kv中压直流母线连接；
7.所述厂用直流配电单元包括：6kv中压直流母线、厂用直流后备系统直流断路器、直流变压dc-dc装置、厂用直流后备系统、厂用变频直流侧断路器、厂用变频整流驱动器、大
型变频电机交流并网开关、大型变频电机、直流负荷直流断路器、直流负荷、中频整流滤波换流装置、多极发电机交流并网开关和高速恒功率多极发电机；其中所述厂用直流后备系统通过所述直流变压dc-dc装置及所述厂用直流后备系统直流断路器与所述6kv中压直流母线相连，所述给水泵及大型风机等大型变频电机通过所述大型变频电机交流并网开关及所述厂用变频整流驱动器及所述厂用变频直流侧断路器与所述6kv中压直流母线相连，所述直流负荷通过所述直流负荷直流断路器与所述6kv中压直流母线相连，所述高速恒功率多极发电机，通过所述多极发电机交流并网开关及所述中频整流滤波换流装置与所述6kv中压直流母线相连。
8.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
9.1.本发明厂用交流6.3kv单元交流中的双向pcs换流器，实现功率双向传输，当直流中压配电单元中用电负荷小于高速恒功率直流供电单元输出功率时，厂用交流6.3kv单元交流中双向pcs换流器工作于逆变状态，向所述6.3kv厂用交流负荷供电。当直流中压用电单元中用电负荷大于高速恒功率发电机发出功率时，厂用交流6.3kv单元交流中双向pcs换流器工作于整流状态，向直流中压配电单元中用电负荷供电。
10.2.本发明高速恒功率直流供电采用多极发电机，通过整流装置将发电机发的中频交流电进行整流滤波，形成中压直流，一部分电能通过双向变频馈入厂用电系统，其余电能通过中压直流送到就地进行逆变，实现高压需调节负荷动力的变频化。
11.3.本发明所构造的火电厂用中压直流储能系统可以带动厂用变频给水泵及变频大型风机，无需变频装置中的整流驱动环节，简化了变频设备，提高了火电厂用中压直流储能系统供电可靠性，实现了重要高压动力的全变频化，使全厂能耗水平显著下降。
12.4.本发明所构造的厂用直流配电单元通过集中逆变装置向所连接负荷供电，设备投资少，由于集中换流，技术难度相对简单，而且作为孤立系统，不存在大范围应用对电网的谐波污染问题。
附图说明
13.图1为火电厂用中压直流配电系统图。
14.附图标记说明：
15.厂用交流6.3kv单元1、厂用直流配电单元2、20kv变6.3kv分裂绕组变压器1-1、6.3kv交流厂用a段1-2、6.3kv交流厂用b段1-3、交流负荷开关1-4、厂用交流负荷1-5、厂用交流-厂用直流联络开关1-6、6.3kv变10kv双绕组变压器1-7、双向pcs换流器1-8、厂用交流保安段负荷1-9、集中逆变装置1-10、保安段负荷直流侧断路器1-11、6kv中压直流母线2-1、厂用直流后备系统直流断路器2-2、直流变压dc-dc装置2-3、厂用直流后备系统2-4、厂用变频直流侧断路器2-5、厂用变频整流驱动器2-6、大型变频电机交流并网开关2-7、大型变频电机2-8、直流负荷直流断路器2-9、直流负荷2-10、中频整流滤波换流装置2-11、多极发电机交流并网开关2-12和高速恒功率多极发电机2-13。
具体实施方式
16.下面通过附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
17.如图1所示，所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器1-1高压侧连接至发电机出口，电能
来自于发电机，所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器1-1低压侧两个分支分别连接有：6.3kv交流厂用a段1-2和6.3kv交流厂用b段1-3。其中所述厂用交流负荷1-5通过所述交流负荷开关1-4连接至所述6.3kv交流厂用a段1-2，所述6.3kv变10kv双绕组变压器1-7低压侧通过所述厂用交流-厂用直流联络开关1-6连接至所述6.3kv交流厂用a段1-2，所述6.3kv变10kv双绕组变压器1-7高压侧通过所述双向pcs换流器1-8与所述6kv中压直流母线2-1连接。厂用交流-厂用直流联络开关1-6的设置相较于在所述双向pcs换流器1-8直流侧加入断路器，减少了投资。所述厂用交流保安段负荷1-9通过所述集中逆变装置1-10及所述保安段负荷直流侧断路器1-11与所述6kv中压直流母线2-1连接，由于集中换流，技术难度相对简单，作为孤立系统，不存在大范围应用对电网的谐波污染问题。所述厂用交流保安段负荷1-9通过所述集中逆变装置1-10及所述保安段负荷直流侧断路器1-11与所述6kv中压直流母线2-1连接。
18.所述厂用直流后备系统2-4通过所述直流变压dc-dc装置2-3及所述厂用直流后备系统直流断路器2-2与所述6kv中压直流母线2-1相连，所述直流变压dc-dc装置2-3具备升压/降压功能，可以实现220v-6kv直流电压变化，当厂用直流后备系统负荷2-4充电时，所述直流变压dc-dc装置2-3工作于boost状态，当厂用直流后备系统负荷2-4放电时，所述直流变压dc-dc装置2-3工作于buck状态。所述给水泵及大型风机等大型变频电机2-8通过所述大型变频电机交流并网开关2-7及所述厂用变频整流驱动器2-6及所述厂用变频直流侧断路器2-5与所述6kv中压直流母线2-1相连。所述直流负荷2-10通过所述直流负荷直流断路器2-9与所述6kv中压直流母线2-1相连，所述高速恒功率多极发电机2-13通过所述多极发电机交流并网开关2-12及所述中频整流滤波换流装置2-11与所述6kv中压直流母线2-1相连。
19.所述厂用变频逆变驱动器2-6及所中频整流滤波换流装置2-11与传统变频器相比省去了整流驱动环节，简化了变频设备，提高了火电火电厂用中压直流配电系统供电可靠性，实现了重要高压动力的全变频化，使全厂能耗水平显著下降。
20.所述双向pcs换流器1-8可以实现功率双向传输，响应频率下降-升负荷和频率上升-降负荷指令。当火电机组接到电网下降负荷的agc频率上升指令，所述厂用交流6.3kv单元1通过所述双向pcs换流器1-8及所述直流变压dc-dc装置2-3向所述厂用直流后备系统负荷2-4充电，所述双向pcs换流器1-8工作于整流状态，所述直流变压dc-dc装置2-3工作于boost状态。当火电机组接到电网上升负荷的agc频率下降指令，所述厂用直流后备系统负荷2-4通过所述双向pcs换流器1-8及所述直流变压dc-dc装置2-3向所述厂用交流6.3kv单元1传输电能，所述双向pcs换流器1-8工作于逆变状态，所述直流变压dc-dc装置2-3工作于buck状态。
21.以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种火电厂用中压直流配电系统，其特征在于，包括：厂用交流6.3kv单元(1)和厂用直流配电单元(2)，所述厂用交流6.3kv单元(1)和厂用直流配电单元(2)通过双向pcs换流器(1-8)实现电连接。2.如权利要求1所述的一种火电厂用中压直流配电系统，其特征在于，所述厂用交流6.3kv单元(1)包括：20kv变6.3kv分裂绕组变压器(1-1)、6.3kv交流厂用a段(1-2)、6.3kv交流厂用b段(1-3)、交流负荷开关(1-4)、厂用交流负荷(1-5)、厂用交流-厂用直流联络开关(1-6)、6.3kv变10kv双绕组变压器(1-7)、双向pcs换流器(1-8)、厂用交流保安段负荷(1-9)、集中逆变装置(1-10)和保安段负荷直流侧断路器(1-11)；其中所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器(1-1)高压侧连接至发电机出口，所述20kv变6.3kv分裂绕组变压器(1-1)低压侧两个分支分别与所述6.3kv交流厂用a段(1-2)和所述6.3kv交流厂用b段(1-3)连接，所述厂用交流负荷(1-5)通过所述交流负荷开关(1-4)连接至所述6.3kv交流厂用a段(1-2)，所述6.3kv变10kv双绕组变压器(1-7)低压侧通过所述厂用交流-厂用直流联络开关(1-6)连接至所述6.3kv交流厂用a段(1-2)，所述6.3kv变10kv双绕组变压器(1-7)高压侧通过所述双向pcs换流器(1-8)与所述6kv中压直流母线(2-1)连接，所述厂用交流保安段负荷(1-9)通过所述集中逆变装置(1-10)及所述保安段负荷直流侧断路器(1-11)与所述6kv中压直流母线(2-1)连接。3.如权利要求1所述的一种火电厂用中压直流配电系统，其特征在于，所述厂用直流配电单元(2)包括：6kv中压直流母线(2-1)、厂用直流后备系统直流断路器(2-2)、直流变压dc-dc装置(2-3)、厂用直流后备系统(2-4)、厂用变频直流侧断路器(2-5)、厂用变频整流驱动器(2-6)、大型变频电机交流并网开关(2-7)、大型变频电机(2-8)、直流负荷直流断路器(2-9)、直流负荷(2-10)、中频整流滤波换流装置(2-11)、多极发电机交流并网开关(2-12)和高速恒功率多极发电机(2-13)；其中所述厂用直流后备系统(2-4)通过所述直流变压dc-dc装置(2-3)及所述厂用直流后备系统直流断路器(2-2)与所述6kv中压直流母线(2-1)相连，所述给水泵及大型风机等大型变频电机(2-8)通过所述大型变频电机交流并网开关(2-7)及所述厂用变频整流驱动器(2-6)及所述厂用变频直流侧断路器(2-5)与所述6kv中压直流母线(2-1)相连，所述直流负荷(2-10)通过所述直流负荷直流断路器(2-9)与所述6kv中压直流母线(2-1)相连，所述高速恒功率多极发电机(2-13)，通过所述多极发电机交流并网开关(2-12)及所述中频整流滤波换流装置(2-11)与所述6kv中压直流母线(2-1)相连。
技术总结本发明公开了一种火电厂用中压直流配电系统，包括厂用交流6.3kV单元个厂用直流配电单元；利用厂用交流6.3kV单元交流中的双向PCS换流器实现功率双向传输，当直流中压配电单元中用电负荷小于高速恒功率直流供电单元输出功率时，厂用交流6.3kV单元交流中双向PCS换流器工作于逆变状态，向所述6.3kV厂用交流负荷供电。当直流中压用电单元中用电负荷大于高速恒功率发电机发出功率时，厂用交流6.3kV单元交流中双向PCS换流器工作于整流状态，向直流中压配电单元中用电负荷供电。厂用直流配电单元通过集中逆变装置向所连接负荷供电，设备投资少，由于集中换流，技术难度相对简单，而且作为孤立系统，不存在大范围应用对电网的谐波污染问题。染问题。染问题。
技术研发人员：俞杰 梁建民 孟刚 张旭龙 张伟庆 闫育伟 何康
受保护的技术使用者：华能铜川照金煤电有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
