設有直流變頻器和直流變頻電動機的廠用電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發電廠設備，具體地涉及一種設有直流變頻器和直流變頻電動機的廠用電系統。
【背景技術】
[0002]在大容量發電廠中，根據機組運行工況的變化，發電廠中的電動栗、風機或壓縮機等設備一般需要變速運行，以達到節能、提高經濟性的目的。現有的廠用電系統通過交流變頻器與交流變頻電動機相結合的方式來實現設備的變速運行。其中，交流變頻器的工作原理是先將工頻交流轉變為直流，再將直流轉變為變頻交流，這一轉變過程導致交流變頻器存在較大的能量損失，變頻效率僅約90%，極大地降低了系統效率與發電廠的經濟效益。此夕卜，由于電廠設備轉速各異，所以交流變頻器與設備電動機通常為一對一配置，多臺設備則需要配置多臺交流變頻器，這就使得電氣系統復雜繁瑣，對應的投資成本與運行維護費用也隨之增加，系統運行可靠性降低，而且交流變頻器數量越多，帶來的能量損失則越多，對電廠經濟性的負面影響就越嚴重。因此，需要盡可能地減少交流變頻器的使用數量，以減少由于交流變頻器的引入而帶來的能量損失，確保機組變負荷運行時的經濟性，同時隨之簡化電氣系統，提高系統運行可靠性。
[0003]具體地，圖1-2是現有技術中采用交流變頻器與交流變頻電動機相結合的方式對廠用電系統的需要變速運行的設備進行調速的系統示意圖，其中圖1所示廠用電系統中，發電機組發出的交流電經過交流變壓器，一部分輸送至廠外交流電網，對外供電，另一部分直接連接到廠內交流電網，提供廠用電。對于功率較大的交流工頻電動機，可直接使用廠內交流電。但是對于交流變頻的電動機，則需要使用交流變頻器，將廠內交流工頻電轉變為交流變頻電，而且每一臺設備電動機均需配置一套交流變頻器。對應地，交流變頻器投資成本較高，電氣系統相對復雜。與此同時，交流變頻器的接入會造成系統能量損失，效率下降，對發電廠的經濟性存在負面影響。
[0004]當發電廠存在部分設備需要在較低的電壓等級下運行時，為了滿足部分低壓運行設備的需求，借助交流變壓器將高壓的廠內交流電轉變成低壓的廠內交流電，如圖2所示。圖2中低壓的廠內交流電網既可直接向交流工頻電動機供電，也可以經過交流變頻器變頻后驅動交流變頻電動機。與圖1類似，圖2中不管是高壓還是低壓交流電網，在向交流變頻電動機供電時，均需要一對一的配置交流變頻器，由此會引起供電過程中的能量損失，影響系統效率。而且，交流變頻器的接入使得電氣系統復雜繁瑣、運行可靠性降低、投資維護成本大大增加。
[0005]為了減少所需配置的交流變頻器數量，簡化電氣系統，有些發電廠采用變速小汽輪機帶動發電機發電，并統一用變速小機發出的變頻交流電驅動各個設備電動機。但是，由于小汽輪機的轉速的調節是采用進汽調閥節流來實現，節流調節必然有節流損失，降低了整體效率。另外，這種廠用電系統雖然可以簡化電氣系統，但是在同一負荷工況下，所有設備電動機共用同一個供電頻率，這就意味著不可能所有的電動機都運行在最高效率下，必然存在一部分電動機運行效率偏低，降低了廠用電系統的整體效率。因此，現有廠用電系統存在能量損失、效率偏低、電氣系統復雜、變頻器投資成本較高等關鍵技術問題。
[0006]綜上所述，本領域迫切需要開發一種新型的可降低能量損失、提高效率、電氣系統得以簡化且成本可控的可實現電廠設備變速運行的系統。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種新型的可降低能量損失、提高效率、電氣系統得以簡化且成本可控的可實現電廠設備變速運行的系統。
[0008]本發明的第一方面，提供了一種設有直流變頻器和直流變頻電動機的廠用電系統，所述系統包括廠外交流電網、廠內交流電網、廠內直流電網和交流發電機或交流發電機組、交流變壓器、交/直換流或變壓器、直流變頻器和直流變頻電動機，其中，
[0009]所述交流發電機或交流發電機組與所述交流變壓器連接，且所述交流變壓器將所述交流發電機或交流發電機組輸出的交流工頻電變壓后分別輸送至所述廠外交流電網和所述廠內交流電網；
[0010]所述交/直換流或變壓器與所述廠內交流電網連接，且所述交/直換流或變壓器將所述廠內交流電網輸入的交流工頻電轉換為直流電后輸入所述廠內直流電網；
[0011 ] 所述直流變頻器與所述廠內直流電網連接，且所述直流變頻器將所述廠內直流電網輸入的直流電轉換為直流變頻電；
[0012]所述直流變頻電動機與所述直流變頻器連接，且所述直流變頻電驅動所述直流變頻電動機。
[0013]在另一優選例中，所述交流變壓器為三相或兩相。
[0014]在另一優選例中，一臺所述交/直換流或變壓器配置一臺所述直流變頻器，且一臺所述直流變頻器可同時配置一臺或多臺直流變頻電動機。
[0015]在另一優選例中，所述系統中配置的直流變頻電動機的臺數為1-15臺，較佳地為1-10臺，更佳地為1-8臺，最佳地為1-5臺。
[0016]在另一優選例中，所述系統還包括直流發電機，所述直流發電機與所述廠內直流電網連接，用于輸出直流電。
[0017]在另一優選例中，所述直流發電機是共用的。
[0018]在另一優選例中，所述“共用”指所述直流發電機輸出的直流電輸入所述廠內直流電網后供所有與所述廠內直流電網連接的設備使用。
[0019]在另一優選例中，所述直流發電機的臺數為1-15臺，較佳地為1-10臺，更佳地為1-8臺，最佳地為1-5臺。
[0020]在另一優選例中，所述交/直換流或變壓器和所述廠內直流電網之間設有開關A ;和/或
[0021 ] 所述直流發電機和所述廠內直流電網之間設有開關B。
[0022]在另一優選例中，當開關A處于斷開狀態且開關B處于閉合狀態時，所述直流發電機輸出的直流電輸入所述廠內直流電網后經所述直流變頻器轉換為直流變頻電以驅動所述直流變頻電動機。
[0023]在另一優選例中，當開關A和開關B均處于閉合狀態時，所述直流發電機輸出的直流電輸入所述廠內直流電網后經所述直流變頻器轉換為直流變頻電以驅動所述直流變頻電動機和/或經所述交/直換流或變壓器轉換為交流電而輸入所述廠內交流電網。
[0024]在另一優選例中，所述系統還包括交流工頻電動機，且所述交流工頻電動機與所述廠內交流電網連接。
[0025]在另一優選例中，所述交流工頻電動機的臺數為1-15臺，較佳地為1-10臺，更佳地為1-8臺，最佳地為1-5臺。
[0026]在另一優選例中，所述廠內交流電網包括廠內交流電網高壓段電網和廠內交流電網低壓段電網；和/或
[0027]所述廠內直流電網包括廠內直流電網高壓段電網和廠內直流電網低壓段電網。
[0028]在另一優選例中，所述廠內交流電網高壓段電網和所述廠內交流電網低壓段電網經交流變壓器連接。
[0029]在另一優選例中，所述交流變壓器將所述廠內交流電網高壓段電網的高壓交流工頻電轉換為低壓交流工頻電后輸入所述廠內交流電網低壓段電網。
[0030]在另一優選例中，所述交/直換流或變壓器與所述廠內交流電網低壓段電網連接，且所述交/直換流或變壓器將所述廠內交流電網低壓段電網輸入的低壓交流工頻電轉換為低壓直流電后輸入所述廠內直流電網低壓段電網。
[0031]在另一優選例中，所述直流變頻器與所述廠內直流電網低壓段電網連接，且所述直流變頻器將所述廠內直流電網的低壓段電網輸入的低壓直流電轉換為低壓直流變頻電。
[0032]在另一優選例中，所述直流變頻電動機與所述直流變頻器連接，且所述低壓直流變頻電驅動所述直流變頻電動機。
[0033]在另一優選例中，所述系統還包括與所述廠內交流電網低壓段電網連接的交流工頻電動機。
[0034]在另一優選例中，所述系統還包括交流變頻器和交流變頻電動機，其中，
[0035]所述交流變頻器與所述廠內交流電網連接，且所述交流變頻器將所述廠內交流電網輸入的交流工頻電轉換為交流變頻電；
[0036]所述交流變頻電動機與所述交流變頻器連接，且所述交流變頻電驅動所述交流變頻電動機。
[0037]在另一優選例中，所述交流變頻器和所述交流變頻電動機是一對一配置的。
[0038]在另一優選例中，所述交流變頻器和所述交流變頻電動機的臺數相同，且所述臺數分別為1-15臺，較佳地為1-10臺，更佳地為1-8臺，最佳地為1-5臺。
[0039]在另一優選例中，所述交流發電機組是大容量發電機組。
[0040]在另一優選例中，所述交流發電機組的容量彡300麗，較佳地彡600麗，更佳地彡900MW，最佳地彡1000MW。
[0041]本發明的第二方面，提供了一種對本發明第一方面所述廠用電系統進行調速的方法，使用直流變頻器和直流變頻電動機進行調速。
[0042]應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附圖說明】
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