一種母線不斷電切換系統的製作方法
2023-11-10 17:33:12 2
專利名稱：一種母線不斷電切換系統的製作方法
技術領域：
本申請涉及電力系統技術領域，特別是涉及一種具有備用電源的母線不斷電切換系統。
背景技術：
現有的一種6. 6kV母線供電系統中，採用分裂母線結構，該供電系統中配備有兩臺IlOkV主變壓器，兩臺主變壓器互為備用，當備用的主變壓器投入供電系統運行時，切換時間需要6S，由於切換時間長下遊用電設備將全部掉電，嚴重影響了用電設備的正常運行。 可以在下遊用電設備端分散配置UPS (Uninterruptible Power Supply,不間斷電源)系統，當供電源頭端切換或停電時，UPS系統將支撐下遊用電設備的正常工作，但是，採用UPS系統進行不斷電保護時，系統建設初期投入費用很大，而且，後續的維護費用也很大，UPS系統的電能損耗較高，安裝改造難度大、且UPS系統佔用空間大。
發明內容
為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種母線不斷電切換系統，以縮短備用電源切換時間，實現母線不斷電運行，技術方案如下一種母線不斷電切換系統，包括第一變壓器、第二變壓器，所述第一變壓器通過第一進線開關、第一隔離開關及第二隔離開關向低壓側母線供電，所述第二變壓器作為備用變壓器，通過第二進線開關、第三隔離開關及第四隔離開關與所述低壓側母線相連，還包括串接在所述第一隔離開關和第二隔離開關之間的第一固態電源切換開關；串接在所述第三隔離開關和第四隔離開關之間的第二固態電源切換開關；所述第一固態電源切換開關和第二固態電源切換開關均包括快速開關，以及與該快速開關並聯的可控矽模塊；與所述可控矽模塊相連的過零觸發單元，用於當系統中的電流過零點時觸發相應的可控矽模塊導通。優選的，所述可控矽模塊具體為反並聯的第一晶閘管和第二晶閘管，且所述第一晶閘管的陽極與所述第二晶閘管的陰極相連，所述第一晶閘管的陰極與所述第二晶閘管的陽極相連。優選的，上述母線不斷電切換系統，還包括連接在所述第二隔離開關和第四隔離開關之間的第三固態電源切換開關，且所述第三固態電源切換開關的一端連接所述第二隔離開關與所述第一固態電源切換開關公共端，所述第三固態電源切換開關的另一端連接所述第四隔離開關與所述第二固態電源切換開關的公共端。優選的,所述過零觸發單元包括第一檢測單元，用於檢測流過第一固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；第二檢測單元，用於檢測流過第二固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；第三檢測單元，用於檢測流過第三固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；與所述第一檢測單元、所述第二檢測單元、第三檢測單元相連的觸發信號產生單元，用於產生控制所述第一晶閘管和第二晶閘管的導通或關斷的觸發脈衝信號。優選的，上述的母線不斷電切換系統，還包括並接在所述第一隔離開關和第二隔離開關串聯支路兩端的第一旁路開關；並接在所述第三隔離開關和第四隔離開關串聯支路兩端的第二旁路開關；連接於所述第一旁路開關和第二旁路開關之間的第三旁路開關，且所述第三旁路開關的一端連接所述第一旁路開關與所述第二隔離開關的公共端，所述第三旁路開關的另一端連接所述第三旁路開關與所述第四隔離開關的公共端。優選的，所述低壓側母線包括I段母線和II段母線，且所述I段母線與所述II段母線之間通過母聯開關相連。優選的，所述第一變壓器和所述第二變壓器的變比均為110kV/6. 6kV。由以上本申請實施例提供的技術方案可見，通過切換固態電源切換開關實現主備用變壓器切換，由於觸發所述可控矽模塊導通的時間很短，處於微秒級，故可以大大縮短備自投的切換時間，實現了不斷電切換，保證下遊的用電設備運行的可靠性，與現有的母線切換系統相比，能夠大大減小下遊設備端配置的不間斷電源的容量，減小了大量的維護費用、降低了電能損耗，且比所述不間斷電源的保護範圍大，增強供電系統的穩定性。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請實施例一種6. 6kV母線電氣主接線的結構示意圖；圖2為過零觸發單元的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護·的範圍。請參見圖I和圖2，圖I示出了本申請實施例一種母線不斷電系統的電氣主接線示意圖，圖2示出了過零觸發單元的結構示意圖。該系統採用分裂母線結構，主要包括第一變壓器I、第二變壓器2，兩臺變壓器互為備用為6. 6kV母線供電。所述第一變壓器I和第二變壓器2的變比為110kV/6. 6kV，兩臺變壓器的高壓側連接IlOkV母線，低壓側連接6. 6kV母線，其中所述第一變壓器I的低壓側通過第一進線開關101，以及依次串接的第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103和第二隔離開關104，與I段6. 6kV母線相連。所述第二變壓器2的低壓側通過第二進線開關201，以及依次串接的第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203及第四隔離開關204與II段6. 6kV母線相連。其中，所述第一固態電源切換開關103包括並聯連接的第一快速開關PSl與第一可控矽模塊，且第一可控矽模塊為反並聯的第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2，其中，第一晶 閘管Tl的陽極與第二晶閘管T2的陰極相連，第一晶閘管的陰極與第二晶閘管T2的陽極相連。同理，第二固態電源切換開關203包括並聯連接的第二快速開關PS2與第二可控矽模塊，且第二可控矽模塊為反並聯的第三晶閘管T3和第四晶閘管T4，第三晶閘管T3的陽極與第四晶閘管T4的陰極相連，第三晶閘管T3的陰極與第四晶閘管T4的陽極相連。該6. 6kV母線供電系統還包括用於產生脈衝信號觸發所述第一可控娃模塊及第二可控矽模塊導通的零觸發單元(圖2所示)。所述I段6. 6kV母線和所述II段母線之間通過母聯開關300相連。第一旁路開關kbl並接於第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103及第二隔離開關104組成的串聯支路的兩端；第二旁路開關kb2並接於第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203及第四隔離開關204構成的串聯支路兩端；第三旁路開關kb3串接於第一旁路開關kbl和第二旁路開關kb2之間。其中，母聯開關300常開，第一進線開關201和第二進線開關201常閉，該6. 6kV供電系統正常運行時，第一旁路開關kbl、第二旁路開關kb2、第三旁路開關kb3斷開。第一變壓器I通過第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103、第二隔離開關104所在的通路向II段6. 6kV母線供電；同時，第一變壓器I通過第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103、第四隔離開關204所在的通路向I段6. 6kV母線供電。第一固態電源切換開關103正常運行時，第一快速開關PSl閉合，第一可控矽模塊被短路。當第一變壓器I作為主變壓器為6. 6kV母線供電，第二變壓器2作為備用變壓器時，由第一變壓器I切換至第二變壓器2的切換過程如下斷開第一快速開關PS1，同時由過零觸發單元400產生脈衝信號觸發第一可控矽模塊導通，電流轉移到第一可控矽模塊上，從而保證斷開第一快速開關PSI時無電弧產生；隨後由所述過零觸發單元400產生脈衝信號觸發第二可控矽模塊導通，隨後閉合第二快速開關PS2，將第二晶閘管短接，使得第二變壓器2通過第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203、第四隔離開關204所在的通路向6. 6kVII段母線供電，同時，通過第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203、第二隔離開關104形成的通路向I段母線供電，從而，完成第一變壓器I切換至第二變壓器2的過程，整個切換過程所用的時間為微秒級，不會使下遊用電設備斷電。當第二變壓器2正常運行，第一變壓器I作為備用變壓器時，由第二變壓器2切換至第一變壓器I的切換過程如下
斷開第二快速開關PS2，同時由過零觸發單元400產生脈衝信號觸發第二可控矽模塊導通，電流轉移至第二可控矽模塊上，從而保證斷開第二快速開關PS2時無電弧產生；隨後由過零觸發單元400產生脈衝信號觸發第一可控矽模塊導通，再閉合第一快速開關PSl,將第一可控娃模塊短接,此時,第一變壓器通過第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103、第二隔離開關104向I段6. 6kV母線供電，同時，通過第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103、第三固態電源切換開關301、第四隔離開關204向II段6. 6kV母線供電，從而，完成第二變壓器2切換至第一變壓器I的過程，整個切換過程所用的時間為微秒級，不會使下遊用電設備斷電。由於切換過程中第二可控矽模塊的觸發時間很短，在微秒級，因此，切換時間很短，實現了下遊用電設備在不斷電的情況下，切換供電電源，從而，保證了下遊的用電設備運行的可靠性，與現有的母線切換系統相比，能夠大大減小下遊設 備端配置的不間斷電源的容量，減小了大量的維護費用、降低了電能損耗，且比所述不間斷電源的保護範圍大，增強供電系統的穩定性。此外，需要閉合所述固態電源切換開關時，首先在系統的電流過零點時刻，觸發所述固態電源切換開關中的晶閘管開關導通，再閉合與該晶閘管開關並聯的快速開關，由於晶閘管開關導通，快速開關兩端的電勢相等，不會產生電弧，使固態電源切換開關無電弧操作，同理，斷開所述固態電源切換開關時，先斷開快速開關，再切除與快速開關並聯的晶閘管開關，從而保證切換過程安全可靠。優選的，參見圖1，為保證該6. 6kV母線系統的安全，在第一固態電源切換開關103和第二固態電源切換開關203之間串接有第三固態電源切換開關301。該第三固態電源切換開關301的一端連接於第二隔離開關104和第一固態電源切換開關103的公共端，第三固態電源切換開關301的另一端連接於第四隔離開關204和第二固態電源切換開關203的公共端。第三固態電源切換開關301常閉，只有在緊急情況下才斷開。具體的，所述第三固態電源切換開關301包括第三快速開關PS3和由晶閘管T5和晶閘管T6反並聯組成的第三可控矽模塊。第一變壓器I正常運行，第二變壓器2作為備用變壓器時，維修固態電源切換開關的具體切換情況如下當需要維修第一固態電源切換開關103時，閉合與第一固態電源切換開關103對應的第一旁路開關kbl，供電電源通過第一旁路開關kbl向I段6. 6kV母線供電，隨後，斷開第一快速開關PS1，斷開第一隔離開關102和第二隔離開關104，使第一固態電源切換開關103兩端有明顯的斷口，確保維修人員能夠安全操作，同時，確保維修第一固態電源切換開關103時，II段6. 6kV母線所連接的下遊用電設備不斷電。當需要維修第二固態電源切換開關203時，閉合第三旁路開關kb3，斷開第三隔離開關202和第四隔離開關204，使第一變壓器I通過第一隔離開關102、第一固態電源切花開關103、第二隔離開關104、第三旁路開關kb3向II段6. 6kV母線供電，確保II段6. 6kV母線所連接的下遊的用電設備不斷電。當需要維修第三固態電源切換開關301時，閉合第三旁路開關kb3，斷開第三快速開關PS3及第四隔離開關204，使第一變壓器I通過第一隔離開關102、第一固態電源切換開關103、第二隔離開關104及第三旁路開關kb3向II段6. 6kV母線供電，確保II段6. 6kV母線所連接的下遊用電設備不斷電。當第二變壓器正常運行，第一變壓器作為備用電壓器時，維修固態電源切換開關的具體切換情況如下當需要維修第一固態電源切換開關103時，閉合第三旁路開關kb3，斷開第一隔離開關102和第二隔離開關104，保證第一固態電源切換開關102兩端有明顯的埠，確保第二變壓器2能夠通過第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203、第四隔離開關204及第三旁路開關kb3向I段6. 6kV母線供電，確保I段6. 6kV母線所連接的下遊用電設備不斷電。當需要維修第二固態電源切換開關203時，閉合第二旁路開關kb2，斷開第二快速開關PS2、第三隔離開關202，確保第二變壓器2能夠通過第二旁路開關kb2，向I段6. 6kV母線供電，確保I段6. 6kV母線所連接的下遊用電設備不斷電。 當需要維修第三固態電源切換開關301時，閉合第三旁路開關kb3，斷開第三快速開關PS3、第二隔離開關104，使第二變壓器2能夠通過第三隔離開關202、第二固態電源切換開關203、第四隔離開關204及第三旁路開關kb3向I段母線供電，確保I段6. 6kV母線所連接的下遊用電設備不斷電。需要說明的是，本申請提供的母線不斷電切換系統不僅適用於6. 6kV母線系統中，還可以應用於其它電壓等級的供電系統中，本申請對此並不限制。本說明書中的6. 6kV母線系統中，在兩條進線上分別串接有電流互感器CT1、CT2，實時檢測兩條進線上流過的電流值；兩條進線上分別連接有電壓互感器PT1、PT2，實時檢測兩條進線上的電壓值；三個固態電源切換開關上分別串接有電流互感器CT3、CT4、CT5，分別用於實時檢測流過三個固態電源切換開關的電流值。請參見圖2,示出了過零觸發單元的結構示意圖，該過零觸發單元400包括與分別與所述電流互感器CT3相連的第一檢測單元401，用於判斷流過第一固態電源切換開關103的電流是否為O、與所述電流互感器CT4相連的第二檢測單元402，用於判斷流過第二固態電源切換開關203的電流是否為O、與所述電流互感器CT5相連的第三檢測單元403，用於判斷流過第三固態電源切換開關301的電流是否為O。與所述第一檢測單元401、第二檢測單元402、第三檢測單元403相連的觸發信號產生單元404。當接收到閉合第一固態電源切換開關103的控制指令時，且當第一檢測單元401的判斷結果為是時，觸發信號產生單元404產生觸發第一可控矽模塊的觸發信號；當接收到閉合第二固態電源切換開關203的控制指令時，且當第二檢測單元402的判斷結果為是時，觸發信號產生單元404產生觸發第二可控矽模塊的觸發信號；當接收到閉合第三固態電源切換開關301的控制指令時，且當第三檢測單元403的判斷結果為是時，觸發信號產生單元404產生觸發第三可控矽模塊的觸發信號；以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護範圍。
權利要求
1.一種母線不斷電切換系統，包括第一變壓器、第二變壓器，所述第一變壓器通過第一進線開關、第一隔離開關及第二隔離開關向低壓側母線供電，所述第二變壓器作為備用變壓器，通過第二進線開關、第三隔離開關及第四隔離開關與所述低壓側母線相連，其特徵在於，還包括串接在所述第一隔離開關和第二隔離開關之間的第一固態電源切換開關；串接在所述第三隔離開關和第四隔離開關之間的第二固態電源切換開關；所述第一固態電源切換開關和第二固態電源切換開關均包括快速開關，以及與該快速開關並聯的可控矽模塊；與所述可控矽模塊相連的過零觸發單元，用於當系統中的電流過零點時觸發相應的可控矽模塊導通。
2.根據權利要求I所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，所述可控矽模塊具體為 反並聯的第一晶閘管和第二晶閘管，且所述第一晶閘管的陽極與所述第二晶閘管的陰極相連，所述第一晶閘管的陰極與所述第二晶閘管的陽極相連。
3.根據權利要求2所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，還包括連接在所述第二隔離開關和第四隔離開關之間的第三固態電源切換開關，且所述第三固態電源切換開關的一端連接所述第二隔離開關與所述第一固態電源切換開關公共端，所述第三固態電源切換開關的另一端連接所述第四隔離開關與所述第二固態電源切換開關的公共端。
4.根據權利要求3所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，所述過零觸發單元包括 第一檢測單元，用於檢測流過第一固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；第二檢測單元，用於檢測流過第二固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；第三檢測單元，用於檢測流過第三固態電源切換開關的電流的過零點，並提供控制信號至所述觸發信號產生單元；與所述第一檢測單元、所述第二檢測單元、第三檢測單元相連的觸發信號產生單元，用於產生控制所述第一晶閘管和第二晶閘管的導通或關斷的觸發脈衝信號。
5.根據權利要求4所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，還包括並接在所述第一隔離開關和第二隔離開關串聯支路兩端的第一旁路開關；並接在所述第三隔離開關和第四隔離開關串聯支路兩端的第二旁路開關；連接於所述第一旁路開關和第二旁路開關之間的第三旁路開關，且所述第三旁路開關的一端連接所述第一旁路開關與所述第二隔離開關的公共端，所述第三旁路開關的另一端連接所述第三旁路開關與所述第四隔離開關的公共端。
6.根據權利要求5所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，所述低壓側母線包括I段母線和II段母線，且所述I段母線與所述II段母線之間通過母聯開關相連。
7.根據權利要求6所述的母線不斷電切換系統，其特徵在於，所述第一變壓器和所述第二變壓器的變比均為110kV/6. 6kV。
全文摘要
本申請公開了一種母線不斷電切換系統，包括串接在第一隔離開關和第二隔離開關之間的第一固態電源切換開關；串接在第三隔離開關和第四隔離開關之間的第二固態電源切換開關；第一固態電源切換開關和第二固態電源切換開關均包括，並聯連接的快速開關和可控矽模塊，與可控矽模塊相連的過零觸發單元，用於在系統中的電流過零點時觸發相應的可控矽模塊導通。由於觸發可控矽模塊導通的時間很短，為微秒級，故可以大大縮短備自投的切換時間，實現了不斷電切換，保證下遊的用電設備運行的可靠性，大大減小下遊設備端配置的不間斷電源的容量，減小了大量的維護費用、降低了電能損耗，且比不間斷電源的保護範圍大，增強供電系統的穩定性。
文檔編號H02J9/06GK102931719SQ20111023030
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者徐輝 申請人:無錫華潤上華科技有限公司