火电厂用直流组网系统的制作方法

本发明涉及一种火电厂用直流组网系统，用于实现厂用系统作为可控负荷参与到火电机组各项调节中。

背景技术：

1、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。

2、在厂用电系统中采用直流组网形式，能有效解决传统交流厂用电系统发展中的一些瓶颈问题。相较于传统的交流厂用电系统，直流组网形式具有诸多优势：直流组网的供电容量更大；直流组网无需考虑相角和频率，可以实现异步系统互联，厂用负荷通过整流装置接入直流厂用电系统，可提高电能变换效率以及减少设备损耗，实现负荷变频驱动，简化了负荷内部电路以及降低故障率和设备成本。

技术实现思路

1、本发明构造一种火电厂用两级直流厂用电系统，包括8.4kv直流高压厂用系统和560v直流低压厂用系统，通过直流变压器实现电压变换，通过高压集中整流装置接入火电机组发电机出口，直流组网简单高效、可以实现厂用系统作为可控负荷参与到火电机组各项调节中。

2、为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

3、火电厂用直流组网系统，包括：依次连接的发电厂并网集中换流单元、火电高压直流厂用单元和火电低压直流厂用单元；

4、发电厂并网集中换流单元，用于火电厂并网发电，其中厂用部分采用集中换流方式，高压直流厂用单元通过高压集中逆变装置连接于发电机出口；

5、火电高压直流厂用单元，用于将高压厂用负荷交流换成直流，接于高压直流母线上；

6、火电低压直流厂用单元，用于将低压厂用负荷交流换成直流，接于高压直流母线上。

7、本发明进一步的改进在于，所述发电厂并网集中换流单元中发电机通过发电机主变连接子电网系统，所述发电厂并网集中换流单元中高压集中整流装置一端通过厂用系统交流侧断路器与发电机相连，另一端连接至所述火电高压直流厂用单元中高压28kv厂用直流汇流母线。

8、本发明进一步的改进在于，所述火电高压直流厂用单元中包括a、b两段高压直流厂用系统，所述a段高压直流厂用系统中a套高压电动机经过a套高压电动机并网开关、a套高压电动机逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线，所述a段高压直流厂用系统中a套高压负荷经过a套高压负荷并网开关、a套高压负荷逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线，所述a段高压直流厂用系统中a段中压8.4kv厂用直流母线经过a套高压直流变压器低压侧整流装置、a套高压高频变压器、a套高压直流变压器高压侧逆变装置连接至高压28kv厂用直流汇流母线；所述火电高压直流厂用单元中的b段高压直流厂用系统内的元器件连接方式与a段高压直流厂用系统相同。

9、本发明进一步的改进在于，所述火电低压直流厂用单元中包括a、b两段低压直流厂用系统，所述a段低压直流厂用系统中a套低压电动机经过a套低压电动机并网开关、a套低压电动机逆变装置连接至a段低压560v厂用直流母线，所述a段低压直流厂用系统中a套低压负荷经过a套低压负荷并网开关、a套低压负荷逆变装置连接至a段低压560v厂用直流母线，所述a段低压直流厂用系统中a段低压560v厂用直流母线经过a套低压直流变压器低压侧整流装置、a套低压高频变压器、a套低压直流变压器高压侧逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线；所述火电低压直流厂用单元中的b段低压直流厂用系统内的元器件连接方式与a段低压直流厂用系统相同，a、b直流降压变高压侧逆变装置分别连接至所述火电高压直流厂用单元中a、b段中压8.4kv厂用直流汇流母线。

10、本发明进一步的改进在于，该系统采用高压集中整流装置将厂用负荷变为可控直流负荷，通过高压集中整流装置实现功率可控调节，将厂用负荷参与到火电机组各项调节中，同时，采用自适应有功功率-直流电压下垂控制方案，在高压集中整流装置控制系统中。

11、本发明进一步的改进在于，在厂用高压、低压直流单元中降压通过直流变压器，直流变压器通过高频斩波、变压器隔离、高频整流来实现直流降压，实现隔离和电压变换。

12、本发明进一步的改进在于，采用厂用高压、低压直流组网形式，将原火电机组厂用系统接入，实现厂用系统所有电压等级负荷全部接入，通过电力电子元器件进行变流。

13、本发明进一步的改进在于，在厂用电系统中采用直流组网形式。

14、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

15、1.本发明采用高压集中整流装置，可以将厂用负荷变为可控直流负荷灵活调度，通过高压集中整流装置可以实现功率可控调节，将厂用负荷参与到火电机组各项调节中。为了维持高压28kv厂用直流汇流母线电压稳定，避免在功率大幅度调节过程中造成的直流母线电压大幅度波动状况，采用自适应有功功率-直流电压下垂控制方案，在高压集中整流装置控制系统中。

16、2.本发明在厂用高压、低压直流单元中降压通过直流变压器，直流变压器通过高频斩波、变压器隔离、高频整流来实现直流降压，可以实现隔离和电压变换，在直流变压器中采用高频变压器，相较于功率变压器体积更小，损耗更少，易于维护。

17、3.本发明采用厂用高压、低压直流组网形式，可以将原火电机组厂用系统接入，可以实现厂用系统所有电压等级负荷全部接入，通过电力电子元器件进行变流，符合目前电力系统对负荷灵活可控的要求。

18、4.本发明在厂用电系统中采用直流组网形式，能有效解决传统交流厂用电系统发展中的一些瓶颈问题。相较于传统的交流厂用电系统，直流组网形式具有诸多优势：直流组网的供电容量更大；直流组网无需考虑相角和频率，可以实现异步系统互联，厂用负荷通过整流装置接入直流厂用电系统，可提高电能变换效率以及减少设备损耗，实现负荷变频驱动，简化了负荷内部电路以及降低故障率和设备成本。

19、5.本发明构采用高压28kv厂用直流汇流母线、中压8.4kv厂用直流汇流母线、低压560v直流a、b段母线，相较于传统交流母线，直流母线电压等级提高，且只需要正负极电缆，相较于传统交流母线，电缆量大大减小，节约了投资。

技术特征：

1.火电厂用直流组网系统，其特征在于，包括：依次连接的发电厂并网集中换流单元、火电高压直流厂用单元和火电低压直流厂用单元；

2.根据权利要求1所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，所述发电厂并网集中换流单元中发电机通过发电机主变连接子电网系统，所述发电厂并网集中换流单元中高压集中整流装置一端通过厂用系统交流侧断路器与发电机相连，另一端连接至所述火电高压直流厂用单元中高压28kv厂用直流汇流母线。

3.根据权利要求2所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，所述火电高压直流厂用单元中包括a、b两段高压直流厂用系统，所述a段高压直流厂用系统中a套高压电动机经过a套高压电动机并网开关、a套高压电动机逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线，所述a段高压直流厂用系统中a套高压负荷经过a套高压负荷并网开关、a套高压负荷逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线，所述a段高压直流厂用系统中a段中压8.4kv厂用直流母线经过a套高压直流变压器低压侧整流装置、a套高压高频变压器、a套高压直流变压器高压侧逆变装置连接至高压28kv厂用直流汇流母线；所述火电高压直流厂用单元中的b段高压直流厂用系统内的元器件连接方式与a段高压直流厂用系统相同。

4.根据权利要求3所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，所述火电低压直流厂用单元中包括a、b两段低压直流厂用系统，所述a段低压直流厂用系统中a套低压电动机经过a套低压电动机并网开关、a套低压电动机逆变装置连接至a段低压560v厂用直流母线，所述a段低压直流厂用系统中a套低压负荷经过a套低压负荷并网开关、a套低压负荷逆变装置连接至a段低压560v厂用直流母线，所述a段低压直流厂用系统中a段低压560v厂用直流母线经过a套低压直流变压器低压侧整流装置、a套低压高频变压器、a套低压直流变压器高压侧逆变装置连接至a段中压8.4kv厂用直流母线；所述火电低压直流厂用单元中的b段低压直流厂用系统内的元器件连接方式与a段低压直流厂用系统相同，a、b直流降压变高压侧逆变装置分别连接至所述火电高压直流厂用单元中a、b段中压8.4kv厂用直流汇流母线。

5.根据权利要求4所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，该系统采用高压集中整流装置将厂用负荷变为可控直流负荷，通过高压集中整流装置实现功率可控调节，将厂用负荷参与到火电机组各项调节中，同时，采用自适应有功功率-直流电压下垂控制方案，在高压集中整流装置控制系统中。

6.根据权利要求4所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，在厂用高压、低压直流单元中降压通过直流变压器，直流变压器通过高频斩波、变压器隔离、高频整流来实现直流降压，实现隔离和电压变换。

7.根据权利要求4所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，采用厂用高压、低压直流组网形式，将原火电机组厂用系统接入，实现厂用系统所有电压等级负荷全部接入，通过电力电子元器件进行变流。

8.根据权利要求4所述的火电厂用直流组网系统，其特征在于，在厂用电系统中采用直流组网形式。

技术总结本发明火电厂用直流组网系统，包括：依次连接的发电厂并网集中换流单元、火电高压直流厂用单元和火电低压直流厂用单元；发电厂并网集中换流单元，用于火电厂并网发电，其中厂用部分采用集中换流方式，高压直流厂用单元通过高压集中逆变装置连接于发电机出口；火电高压直流厂用单元，用于将高压厂用负荷交流换成直流，接于高压直流母线上；火电低压直流厂用单元，用于将低压厂用负荷交流换成直流，接于高压直流母线上。本发明通过直流变压器实现电压变换，通过高压集中整流装置接入火电机组发电机出口，直流组网简单高效、可以实现厂用系统作为可控负荷参与到火电机组各项调节中。技术研发人员：李菁华,兀鹏越,杨沛豪,寇水潮,郭昊,殷悦,郑昀,薛晓锋,王烽,林兴铭,阮提,梁晓斌,姜滨,林怡玢受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23