[发明专利]一种用于火力发电厂的变频总电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频电源系统，尤其涉及一种用于火力发电厂的新型变频总电源系统。

背景技术

在火力发电厂的生产过程中，水在锅炉中受热变成蒸汽，然后利用水蒸气推动汽轮机旋转，带动发电机旋转，将燃料的化学能转换成电能。在发电的过程中，火力发电厂配备的大量泵与风机等旋转辅机需要消耗大量电能。目前的一般做法是通过厂用变压器，将所发的电引出一部分供厂用辅机使用。

火电厂在工程设计时，一般按最大需求并加上一定的余量来选取辅机的容量，因而在实际运行中的辅机会有较大的裕量。而当定速运行的辅机不在满负荷下运行、特别是在低负荷运行时，其工作效率会急剧下降，这造成电能的严重浪费。如果采用变频调速技术，则可使辅机的工作点尽可能靠近高效区，并最大限度的降低风机挡板、阀门的节流损失，大大降低设备运行时的能耗，延长设备的使用寿命。以风机为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，变速运行的节能效果非常可观。

变频调速技术是当今节能减排、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种重要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果等优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。目前电厂主要是通过加装变频器以达到改变水泵或者风机电机频率，从而改变水泵或者风机的转速，提高其运行效率，达到节能减排目的。

现在变频方式主要有可控硅变频、液力耦合变频和磁力耦合变频。在这三种变频方式中，液力耦合变频功率大，可靠性低、成本低，其效率与转速的一次方成正比，调节精度低。磁力耦合变频可靠性高，成本最高，其效率与转速的平方成正比，在转速低的时候，效率低，另外安装磁力耦合装置需要改变电机或者是设备的安装位置，拆除原先的土建基础。可控硅变频效率最高，而且其效率不受负载变化的影响，响应最快，调节精度最高。在这三种变频方法中，可控硅变频成本居中。从成本和效率的角度考虑，火力发电厂较多的采用可控硅变频技术。

由于火力发电厂对设备可靠性要求较高，所采用的转动设备，如循环水泵、送风机等设备功率大，电压等级高，因而对用于火力电厂的变频器要求也极高。目前电厂中所采用变频设备主要采用可控硅技术，而可控硅变频技术的最大缺点是电压等级越高，其设备可靠性越低，而且变频设备占地面积大，其变频谐波对电网以及电机都有影响。因此，在火力发电厂中可控硅变频技术推广应用比较缓慢。随着技术的发展，目前已有部分产品能够较好地解决上述问题，但由于这些产品价格高昂，阻碍了其进一步推广。

因此，本发明致力于开发一种成本低、高可靠性、高效率、简单易行的变频总电源系统。

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、高可靠性、高效率、系统相对简单的变频总电源系统。

本发明提供一种新型的变频总电源：它利用单独设置的工作转速可调的小汽轮机推动一个发电机，通过改变小汽轮机的工作转速，从而改变发电机输出的交流电的频率。这个发电机为连接在同一母线上的所有辅机提供变频动力电源。与此同时，所有连接在该母线上的辅机都另连接有一路工频电源，作为备用。由于汽轮机的调速技术已发展得非常完善，因此小汽轮机带动的发电机可以实现宽范围的调速，即不须借用变频器就可以获得所需频率的交流电。该变频总电源为连接在其上的所有辅机提供频率初步调整的调频电源，每一个辅机上的调节结构如阀门、挡板或动叶可调式轴流风机的动叶角度进行微调，以保证满足生产要求。例如，以满足调节开度最大的辅机的调节机构开度的95％的电源频率作为调频电源频率。

本发明通过设立特定的变频发电机组，其具体由发电机、汽轮机、相应的变压器以及为变频发电机组配套的母线等其它辅助系统。通过调整汽轮机进汽调门的开度，控制进入汽轮机的进汽量，从而达到改变汽轮机的转速以及功率。发电机由汽轮机直接驱动，其转速跟着汽轮机的转速变化而变化，因而其发出的交流电的频率也随之变化。受其影响，连接在母线上的所有辅机电动机的电源频率也随之改变，最终转动机械的转速也因此改变。

因此，本发明不需要设置额外的变频器，简单易行。本发明的汽轮机带动的发电机可以实现全程调速，即不须借用变频器就可以获得所需频率的交流电。这种系统克服了因使用变频器所带来的问题，可靠性高，占地较少。

本发明所用小汽轮机的工作汽源可取之于主汽轮机的抽汽。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明