基于储能站的站用电屏及分布式站用电系统

技术领域

本发明涉及一种变电站用电交流进线屏柜及其应用，特别是一种基于储能站的站用电屏及分布式站用电系统。

背景技术

目前储能站采用的站用电系统多为常规变电站站用电系统，主接线如图1所示：站内通过以2台为一组的站用变压器将高压电（10kV、35kV、110kV等）转换为380V电压，然后分两路各接入一面站用电交流进线屏，在站用电交流进线屏中通过ATS装置切换后，一面站用电交流进线屏接入一面站用电馈线主屏，最后根据变电站建设规模所设置的若干面站用电馈线分屏分成两组分别从两面站用电馈线主屏各取两路电源经ATS切换后接入。

上述站用电系统需要用到如下三种站用电屏：

1）站用电交流进线屏：内含交流进线开关、ATS切换装置、交流控制器、电度表、互感器、监视表计等。由变压器一侧接入，输出连接站用电馈线主屏。

2）站用电馈线主屏：内含若干大额定电流塑壳断路器、普通断路器。站用电交流进线屏和站用电馈线主屏一般布置在公用二次设备室。

3）站用电馈线分屏：内含若干普通断路器。一般布置在各继电器小室、配电装置室等，位于各用电负荷附近，作为站用电馈线主屏的分支。站用电馈线主屏和分屏之间通过大截面动力电缆连接。

上述技术的不足之处在于：

1）上述站用电系统的电源接入采用集中接线的方式，从站用变压器到站用电交流进线屏仅为双线路互备接入，而根据变电站规模，站用电系统容量最大可达2500kVA，进线电流130A~6600A不等，因此对应的空开和ATS额定电流大、电缆和导体截面大，需要设置独立的外置站用变压器和独立的站用电交流进线屏，所以需要较大的占地面积，而较大的占地面积使得储能站的整体面积难以压缩，尤其是在城市地区。

2）大容量的站用变压器和站用电交流进线屏以及其所需要的大截面动力电缆均需要极大的工程投资和施工成本。

3）集中接线的方式导致可靠性低。由于全站用电仅通过一组（两面）站用电交流进线屏接入，一旦进线回路故障，则面临全站停电的风险。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种占地面积小、有效降低工程投资及施工成本、提高可靠性的基于储能站的站用电屏及分布式站用电系统。

本发明所述基于储能站的站用电屏是通过以下途径来实现的：

基于储能站的站用电屏，包括有屏柜体，其结构要点在于：还包括有安装于屏柜体内并依序从上到下布置的电度表、若干个馈线断路器、ATS切换装置及两组进线断路器和隔离变压器，两组交流380V的电源线分别接入两组进线断路器，该两组进线断路器为ATS切换装置的接入开关；ATS切换装置的输出端接入隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端通过电度表连接到交流输出馈线上，所述若干个馈线断路器的接入端分别连接到交流输出馈线上。

本发明所述基于储能站的分布式站用电系统是通过以下途径来实现的：

基于储能站的分布式站用电系统，其要点在于，包括如下组成：

1）若干段储能馈线，每段储能馈线均连接有若干段储能380V汇流母线，每段汇流母线均提供两个交流380V电源接出点；

2）提供多个如上所述的站用电屏，根据储能站的负荷分布，每个负荷区设置两面站用电屏，负荷区的各接入端通过连接到站用电屏的多个馈线断路器取电；

3）同一负荷区的两面站用电屏的电源线分别连接到不同段储能馈线；每个站用电屏的两组进线断路器经由电源线分别连接到同一段储能馈线下不同段储能380V汇流母线的一个交流380V电源接出点。

由此，本发明取消了站用变压器、站用电交流进线屏、站用电馈线主屏和分屏，改原来的集中接线方案为分布式接线方式，采用储能380V汇流母线通过分布布置的多个新型站用电屏直接向各个负荷区提供电源，而分散分布的新型站用电屏的容量根据负荷区的用电要求一般不大于50kVA，额定电流不超过130A，因此具备了一体化组柜条件，即可实现将小容量、小体积的隔离变压器、ATS及进线断路器和馈线断路器综合在同一柜体中，有效避免了采用高容量、高额定电参数的设备使用，即减少了大截面动力电缆的用量，也减少了占地面积，大大降低了工程投资和施工成本；另外由于各个负荷区均为分布式独立供电，且同一负荷区的两面站用电屏取自不同段储能馈线下的汇流母线，而同一站用电屏的两路电源进线也取自同一储能馈线下的不同汇流母线，从而大大提高了供电可靠性。

本发明可以进一步具体为：

所述站用电屏的容量规格包括有30kVA和50 kVA。

现有的集中布线需要根据储能站的近远期建设需要的总负荷对各进线屏、主屏、分屏进行设计，因此均需要根据现行设计进行生产，生产周期长，且一旦负荷发生变化，各进线屏和主屏难以更改和适应。而本发明所述分布式站用电系统能够根据现有运行的储能电站规模以及各个单体负荷的情况，将站用电屏的容量进行固定，设置成30kVA和50 kVA两种规格，从而进一步使得站用电屏能够模块化，实现批量生产，大大缩短供货周期，提高施工效率，并可灵活应对各种负荷变化，适应性强。

综上所述，本发明提供了一种基于储能站的站用电屏及分布式站用电系统，改原来的集中接线方案为分布式接线方式，其技术效果体现如下：

1）取消高压站用变压器及配套高压开关柜或AIS断路器、隔离开关等，不仅节省了占地面积，而且大大减少了设备投资。

2）采用分布式供电，减少了大截面动力电缆用量，节约工程造价和施工时间。

3）采用分布式电源系统，减少了原先主分屏模式，避免了站用电进线屏或站用电主屏故障导致全站停电的风险，将停电风险区域化，可大大提高站内供电可靠性。

4）站用电源由储能设备逆变供电，将站用电供电等级由原先市电等级提高到了UPS电源等级，各个站用电屏均相互独立，大幅降低整体系统的风险，大大提高了站用电供电可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明背景技术所述现有采用集中接线的传统站用电系统的系统结构示意图。

图2为本发明所述基于储能站的站用电屏的结构示意图；

图3为本发明所述基于储能站的站用电屏的接线原理示意图；

图4为本发明所述基于储能站的分布式站用电系统的系统结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图2-3，基于储能站的站用电屏，包括有屏柜体，还包括有安装于屏柜体内并依序从上到下布置的电度表1、若干个馈线断路器2、ATS切换装置3及两组进线断路器4和隔离变压器5，两组交流380V的电源线分别接入两组进线断路器4，该两组进线断路器4为ATS切换装置3的接入开关；ATS切换装置3的输出端接入隔离变压器5的输入端，隔离变压器5的输出端通过电度表1连接到负荷区的交流输出馈线AC380/220V上，所述若干个馈线断路器2的接入端分别连接到该交流输出馈线AC380/220V上。

提供站用电屏的一种设计方案如下：

1、屏柜尺寸：由于储能站的二次屏柜大小限制，站用电电源屏柜体尺寸设计为2260*800*600mm（高*长*宽）。

2、柜内设备及布置：

三相隔离变压器：由于储能设备均配置DC/AC变换装置，含3次和高频特征谐波，为保障站用电系统电能质量，因此每面电源屏内需配置△/Y三相隔离变压器。根据隔离变压器的一般尺寸，考虑屏柜长宽限制，隔离变压器容量采用30kVA和50kVA两种，变压器尺寸为650*550*280mm或650*610*300mm（高*长*宽）。

进线断路器：采用框架式结构，电流根据变压器容量选择30kVA配置63A框架式断路器，50kVA配置100A框架式断路器。框架式断路器支持电动操作。

馈线断路器：馈线断路器按照负荷需求可选配不大于18个的16A~63A普通断路器。

电度表：配置2台电度表，每回馈线配置1台。

电度表：配置2台电度表，每回馈线配置1台。

3、柜内接线：储能380V汇流母线引接两路三相交流电源经过进线空开后接入ATS装置，切换后接入隔离变压器。电度表装设在隔壁变压器负荷侧。具体接线如图3所示。

基于上述的站用电屏，本发明所述基于储能站的分布式站用电系统，包括如下组成：

1）若干段储能馈线，每段储能馈线均连接有若干段储能380V汇流母线CM，每段汇流母线均提供两个交流380V电源接出点；

2）提供多个如上所述的站用电屏，根据储能站的负荷分布，每个负荷区设置两面站用电屏为一组，负荷区的各接入端通过连接到站用电屏的多个馈线断路器取电；

3）同一负荷区的两面站用电屏的电源线分别连接到不同段储能馈线；每个站用电屏的两组进线断路器经由电源线分别连接到同一段储能馈线下不同段储能380V汇流母线的一个交流380V电源接出点。

4）站用电电源屏按负荷大小和负荷分布，分区成组配置，每组配置两面30kVA或者50kVA站用电电源屏。电源屏内置隔离变压器、ATS开关、计量标计和馈线断路器等。每面电源屏由同一馈线不同的2段储能380V汇流母线取电，经过ATS切换后供电。每组两面电源屏电源进线取自不同的馈线回路。

本发明未述部分与现有技术相同。