[实用新型]一种大型煤矿直流供电拓扑结构

摘要

本实用新型提出的一种大型煤矿直流供电拓扑结构，采用直流双极辐射状多电压等级的网络拓扑，包括地面换流站、地面直流供电系统及井下直流供电系统三个部分。地面换流站为总的直流电源，接地方式为模块化多电平换流器MMC直流侧经大钳位电阻接地方式；地面直流供电系统及井下直流供电系统主要是为地面及井下负荷变换和分配电能。相较于大型煤矿现行交流供电，一种大型煤矿直流供电拓扑结构具有拓扑结构相对简单、供电能力强、没有无功平衡、谐波污染问题、运行费用更省的优点，从技术及经济角度能满足大型煤矿的供电容量及供电需求。因此，一种大型煤矿直流供电拓扑结构的提出，为解决大型煤矿供电问题提供了新思路。

主权项

一种大型煤矿直流供电拓扑结构，其特征在于：采用直流双极供电系统，包括地面换流站、地面直流供电系统和井下直流供电系统3大部分，其中，地面换流站、地面直流供电系统和井下直流供电系统的连接关系和结构组成具体如下：1)地面换流站为一种大型煤矿直流供电拓扑结构的总直流电源，包括：交流进线1和交流进线2、换流变压器T1和换流变压器T2、模块化多电平换流器MMC‑1和MMC‑2、DC12kV高压直流母线WI和WII以及地面直流供电电源S1、地面直流供电电源S2、地面直流供电电源S3、地面直流供电电源S4、井下直流供电电源S5‑1、S5‑2、S5‑3、S5‑4和井下直流供电电源S6‑1、S6‑2、S6‑3、S6‑4；交流进线1和交流进线2的交流电压us1和us2，经换流变压器T1和换流变压器T2变换至与直流电压DC12kV相匹配的交流电压uv1和uv2，并分别由模块化多电平换流器MMC‑1和MMC‑2整流成DC12kV直流电，并以双极供电方式接于DC12kV高压直流母线WI和WII，分别接于高压直流母线WI和WII的地面直流供电电源S1、地面直流供电电源S2、地面直流供电电源S3、地面直流供电电源S4、井下直流供电电源S5‑1、S5‑2、S5‑3、S5‑4和井下直流供电电源S6‑1、S6‑2、S6‑3、S6‑4则从高压直流母线WI和WII上取电，其中：地面直流供电电源S1、地面直流供电电源S2作为地面直流供电系统中的第I类直流变电站的电源进线，地面直流供电电源S3、地面直流供电电源S4作为地面直流供电系统中的第II类直流变电站的电源进线，井下直流供电电源S5‑1与S6‑1分别为井下直流供电系统中井下主直流变电站的电源进线，井下直流供电电源S5‑2与S6‑2分别为井下供电系统中大巷带式输送机机头直流变电站电源进线，井下直流供电电源S5‑3与S6‑3分别为井下直流供电系统中盘区直流变电站的电源进线，井下直流供电电源S5‑4与S6‑4分别为井下直流供电系统中盘区水泵房直流变电站的电源进线；地面换流站中的模块化多电平换流器MMC‑1和MMC‑2，其桥臂串联子模块为半桥子模块HBSM拓扑结构，其接地方式为MMC直流侧经钳位电阻R接地的接地方式；2)地面直流供电系统包含第I类地面直流配变电站和第II类地面直流变电站两种类型：第I类地面直流配变电站采用双直流电源供电，分别引自地面换流站高压直流母线WI和WII地面直流供电电源S1和地面直流供电电源S2，并分别接于DC12kV高压直流母线WI‑A和WI‑B，并经DC‑AC变频1、DC‑AC变频2、以及DC12kV/DC400V直流变压器TI‑1和TI‑2分别给地面高压电动机类负载1和地面高压电动机类负载2以及DC400V低压直流母线WI‑C和WI‑D供电，其中WI‑A与WI‑B由分段直流断路器QFDI‑1连接、WI‑C与WI‑D由分段直流断路器QFDI‑2连接；第II类地面直流变电站采用双回线直流供电，两路电源分别引自地面换流站中的地面直流供电电源S3和地面直流供电电源S4，并直接由直流变压器TII‑1、直流变压器TII‑2降压并汇总于DC400V低压直流母线WII‑A和WII‑B，WII‑A和WII‑B由分段直流断路器QFDII连接；3)井下直流供电系统包括井下主直流变电站、大巷带式输送机机头直流变电站、盘区直流变电站、盘区水泵房直流变电站、综掘工作面直流变配电点和综采工作面直流变配电点；其中井下主直流变电站、大巷带式输送机机头直流变电站、盘区直流变电站、盘区水泵房直流变电站均由井下直流供电电源S5和井下直流供电电源S6供电，而综掘工作面直流变配电点和综采工作面直流变配电点的电源取自盘区直流变电站DC12kV高压母线W3‑A和W3‑B；井下主直流变电站的两路直流电源进线S5‑1和S6‑1分别接于井下主直流变电站DC12kV高压直流母线W1‑A和W1‑B，并经过DC‑AC变频3、DC‑AC变频4以及DC12kV/DC750V直流变压器T1‑1和T1‑2分别为主排水泵1、主排水泵2以及DC750V直流母线W1‑C和W1‑D提供电源，其中W1‑A与W1‑B通过分段直流断路器QFD1‑1连接、W1‑C与W1‑D由分段直流断路器和QFD1‑2连接；大巷带式输送机机头直流变电站的两路直流电源S5‑2和S6‑2接于DC12kV高压直流母线W2‑A和W2‑B，经DC‑AC变频5、DC‑AC变频6、DC‑AC变频7以及DC12kV/DC750V直流变压器T2‑1和T2‑2分别为大巷带式输送机主电机1和主电机2、配舱刮板机以及DC750kV直流母线W2‑C、W2‑D供电，其中W2‑A与W2‑B由分段断路器QFD2‑1连接、W2‑C与W2‑D由分段直流断路器QFD2‑2连接；盘区直流变电站的两路直流进线S5‑3和S6‑3分别接于DC12kV高压直流母线W3‑A和W3‑B，为综掘工作面局部通风、综采工作面局部通风、综掘工作面直流变配电点、综采工作面直流变配电点提供DC12kV高压直流电源，同时经直流变压器T3‑1和T3‑2降压至750kV，为直流母线W3‑C和W3‑D提供电源，其中W3‑A与W3‑B由分段断路器QFD3‑1连接、W3‑C与W3‑D由分段直流断路器QFD3‑2连接；综掘工作面直流变配电点的电源引自DC12kV高压直流W3‑A，经DC12kV/DC1.5kV直流变压器T3‑3和DC12kV/DC750V直流变压器T3‑4分别为综掘工作面DC1.5kV直流配电点W3‑E、DC750V直流配电点W3‑F提供电能；综采工作面直流变配电点的电源引自DC12kV高压直流母线W3‑B，经DC12kV/DC4.5kV直流变压器T3‑5、DC12kV/DC1.5kV直流变压器T3‑6和DC12kV/DC750V直流变压器T3‑7分别为综采工作面DC4.5kV直流配电点W3‑G、DC1.5kV直流配电点W3‑H、DC750V直流配电点W3‑I提供电能；盘区水泵房直流变电站的两路直流电源S5‑4和S6‑4接入DC12kV高压直流母线W4‑A和W4‑B，分别为盘区局部通风1、盘区局部通风2、经DC‑AC变频8及DC‑AC变频9驱动的盘区排水泵1和盘区排水泵2提供电源，同时DC12kV直流电经直流变压器T4‑1和T4‑2降压至DC750V，为直流母线W4‑C和W4‑D供电，其中W4‑A与W4‑B由分段直流断路器QFD4‑1连接、W4‑C与W4‑D由分段直流断路器QFD4‑2连接。