[发明专利]一种新型多端口的电能转换与切换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型多端口的电能转换与切换系统，可以在火力发电厂中控制电能在不同频率的厂用母线之间流动，或者，既能控制电能在不同频率又能控制电能在相同频率的厂用母线之间流动，并可以帮助火力发电厂的厂用辅机的电动机启动和/或切换。

背景技术

节能减排即是国家、社会对火力发电厂提出的外在要求，也是火力发电厂降低成本、提高利润、履行社会责任的内在要求，因此，火力发电厂在积极地挖掘内部潜力，进行节能改造、创新设计，或采用新技术、新设备，千方百计地降低厂用电率、提高发电厂的经济性。而利用抽汽、余热或给水泵，建设变频发电机组，通过配套建设的厂用母线，集中变频供电给厂用辅机系统就是目前已经成功实施的的节能创新技术。

但现有的集中变频供电技术也有一定的缺点：一方面是产生了节流损失。体现在：第一种情况，由于小汽轮机的功率-汽源压力特性与厂用辅机的电动机的功率-转速特性不一致，当主汽轮发电机组负荷下降一定功率时，参与集中变频的厂用辅机所需提供的风量、流量随之下降，转速也随风量、流量的下降而下降，基于其功率与转速成三次方关系变化的特点，厂用辅机的电动机的功率随转速下降近似成三次方关系下降；而主汽轮发电机组负荷下降时，小汽轮机所用的主汽轮机抽汽汽源压力随之下降，其进汽调节阀门在原有开度下，小汽轮机的功率随汽源压力下降近似成一次方关系下降，即参与集中变频的厂用辅机的电动机的功率变化远比小汽轮机的功率变化来的显著。为了匹配两者之间功率的不平衡，同时满足厂用辅机的电动机在此主汽轮发电机组工况下所需的功率和频率，必须依靠调节小汽轮机的进汽调节阀门的开度，帮助调节小汽轮机的运行压力，以达到调整小汽轮机的转速及输出功率的目的，由此产生了节流损失。

第二种情况，由于小汽轮机的抽汽汽源本身的设计余量，或运行方式的调整也会产生节流损失。一般地，小汽轮机设计的汽源压力所对应的功率大于参与集中变频的厂用辅机的电动机的功率之和，即也要靠调节小汽轮机的进汽调节阀门的开度来平衡功率和满足厂用辅机的电动机所需的频率；另外，由于运行方式或变频设备检修等需求，参与集中变频的厂用辅机的电动机可由工频厂用电系统供电，也会造成小汽轮机的功率与实际所带负载的功率之和的不匹配，此时仍要靠调节小汽轮机的进汽调节阀门的开度来平衡功率和满足厂用辅机的电动机所需的频率。此外，当小汽轮机的循环水温下降，相应排汽压力下降，蒸汽的焓降上升，输出功率增大。此时亦需调节小汽轮机的进汽调节阀门的开度来平衡功率和满足厂用辅机的电动机所需的频率。上述情况下都会产生节流损失。

另一方面，现有的集中变频供电技术会使得系统的运行方式的灵活性受到制约，厂用辅机的电动机的启动和切换受到限制。体现在：一般地，厂用辅机的电动机在工频工况直接启动，此种启动方式下，启动电流较大，一般可达额定电流的4-7倍，会降低电动机的寿命，且对同一母线上的其他设备影响较大，对系统容量的要求也比较高。厂用辅机的电动机无法在变频工况下完成切换。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种应用于火力发电厂的新型多端口的电能转换与切换系统，能够调节至少一个连接端的频率和/或电压，并控制电能在不同频率的厂用母线之间流动，或者，既能控制电能在不同频率又能控制电能在相同频率的厂用母线之间流动，降低甚至消除由于调节小汽轮机的进汽调节阀门的开度所产生的节流损失，使小汽轮机的功率相应增加，充分发挥变频发电机组的性能，提升系统整体效率，从而降低主汽轮发电机组直供的厂用电率并创造更大的经济效益。同时，借助此系统及其方法可以改变厂用辅机的电动机启动和/或切换的方法，使变频系统整体运行方式的灵活性得以提高。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种成本较低、运行可靠、系统相对简单的新型多端口的电能转换与切换系统。