CN114128074A - 用于借助于电负载设备产生感应性无功功率的方法、电负载设备和电解设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于电负载设备(12)为公共电网(14)产生感应性无功功率(QIND)的方法，其中在电负载设备(12)的第一运行模式中借助于变压器装置(18)对公共电网(14)的交流电流进行变换，并且为电负载设备(12)的电负载(28)提供变换的交流电流，其中在电负载设备(12)的与第一运行模式不同的第二运行模式中借助于电负载设备(12)的开关装置(20)将变压器装置(18)以相位控制的方式短路，其中对开关装置(20)进行相位控制，使得根据开关装置(20)的相位控制的相位边际角借助于变换的交流电流借助于开关装置(20)产生用于公共电网(14)的感应性无功功率(QIND)。本发明还涉及一种电负载设备(12)以及一种电解设备(10)。

Description

用于借助于电负载设备产生感应性无功功率的方法、电负载 设备和电解设备
技术领域
本发明涉及一种借助于电负载设备产生用于公共电网的感应性无功功率的方法，其中在电负载设备的第一运行模式中借助于变压器装置对公共电网的交流电流进行变换，并且为电负载设备的电负载提供变换的交流电流。本发明还涉及一种电负载设备以及一种电解设备。
背景技术
从现有技术已知：例如在也可称为电解蓄能发电站的电解设备中，借助电网控制的B6电桥对高功率和高电压的电解进行馈电。为了实现电解的可调节性，在上游的整流器中通常安装有用于粗调节的步进开关和用于精调节的晶闸管开关。所述调节允许精确地接近工作点，因为所有电解池串联连接。特别地，整流器是电网控制的并且为了精控制需要感应性的无功控制功率，所述无功控制功率相对于有功功率非常低。因此，在电解设备的正常结构中，几乎仅可以提取有功功率，可以少量提供感应性的无功功率。然而，这两者只有当电解设备运行和操作电解时才实现。
RU 2 621 068 C1公开一种用于补偿无功功率和融冰的设备，所述设备包括电磁的阀和开关部件，其中电磁部件以具有三相次级绕组的三相的控制的分流扼流变压器的形式构成，所述次级绕组划分成两个部段，其中阀部件以基于晶闸管的与所述部段的输出端连接的三相的整流器电桥的形式构成，并且换向器部件以两个单极的隔离开关和两个双极的隔离开关的形式构成，以将每个电桥的输出端短路或以将其与架空导线连接。
CN 201 274 399 Y描述一种基于用于高低压电流供应和分配***的配套设备的技术领域的设备，并且尤其涉及一种具有静态的无功功率补偿功能的直流高电流融冰装置。
发明内容
本发明的目的是：创建一种方法、一种电负载设备以及一种电解设备，借助它们可以产生用于公共电网的附加感应性的无功功率。
所述目的通过根据独立权利要求的方法、电负载设备和电解设备实现。在从属权利要求中说明有利的设计形式。
本发明的一个方面涉及一种用于借助于电负载设备产生用于公共电网的感应性无功功率的方法，其中在电负载设备的第一运行模式中借助于变压器装置对公共电网的交流电流进行变换，并且为电负载设备的电负载提供变换的交流电流。
提出：在电负载设备的与第一运行模式不同的第二运行模式中，借助于电负载设备的开关装置将变压器装置以相位控制的方式短路，其中对开关装置进行相位控制，使得根据开关装置的相位控制的相位边际角借助于公共电网的变换的交流电流借助于开关装置产生感应性无功功率。
由此实现：在第二运行模式中可以将感应性无功功率馈送回公共电网中。因此特别地，公共电网的交流电流在第一运行模式中和在第二运行模式中都被变换。因此，可以为公共电网提供附加的电网服务。特别地，由此可以实现对已经存在的***、尤其是电负载设备的电网服务的扩展，所述扩展尤其在平均电压电网弱的情况下需要。与例如晶闸管调节的扼流圈或与电网硬连接的电感相反，开关装置的成本特别低。
换言之，提出：通过变压器装置的次级侧上的短路和通过对所述短路以相位控制的方式进行时钟触发，可以在电路装置之内或在变压器装置之内产生感应性无功功率，所述感应性无功功率又可以馈送回公共电网中，其中初级侧与公共电网相关联。
还提出：附加地借助于变压器装置的步进开关控制感应性无功功率。因此，特别地，可以经由变压器装置的步进开关来附加地实现调节。特别地，由此，可以将感应性无功功率从变压器的额定功率控制直至变压器装置的最低的步进功率。因此，附加地可以针对公共电网调节感应性无功功率。
根据一种有利的设计形式，开关装置具有整流器电路和隔离开关，其中将隔离开关闭合以使变压器装置短路并且借助于整流器电路通过以时钟触发的方式操控整流装置来控制相位边际角。特别地，将隔离开关设置在整流器电路的直流侧上。特别地，于是，为了产生感应性无功功率，即在第二运行模式中，将隔离开关永久短路，其中相位控制经由相位边际角通过整流器电路相应地进行时钟触发。由此实现：例如可以将电负载设备构成为已经存在的蓄能发电站、特别是电解设备。在此，整流器电路已经存在，以便将出自电网的交流电流为电解设备整流。然后，仅需要附加地装入隔离开关。借助隔离开关，于是尤其在电解设备的接触器断开时将直流电流侧短路，并且经由对整流器电路的相应的时钟触发产生感应性无功功率，其中所述接触器可以将直流电流侧上的电解设备与公共电网隔离。由此，可以以简单的方式和方法在已经存在的***中附加地为公共电网产生感应性无功功率。
此外，已证明有利的是：借助于作为整流器电路的六脉冲桥式电路对变换的交流电流进行相位控制。六脉冲桥式电路也称为B6C电路。B6C电路为受控的三相电桥，其主要在大负载、如超过5MW的负载中使用，并且为全受控的三相电桥。特别地，因此，尤其电解设备可以用作蓄能发电站。特别地，所述电解设备借助六个晶闸管实现，所述晶闸管经由边际控制实现电压调节，例如以对电解装置的电解池进行无极控制。特别地，六脉冲桥式电路已经存在于电解设备中。此外，由此可以容易地实现相位边际控制。由此，可以在第二运行模式中以简单并且还可靠的方式产生感应性无功功率。
在另一有利的设计形式中，借助于整流器电路产生感应性无功功率，从而使得感应性无功功率对应于变压器装置的所配置的视在功率。特别地，由此可以提供感应性无功功率，所述感应性无功功率可以刚好如变压器装置的安装的外壳功率一样高。这尤其通过在整流器电路之后附加装入的隔离开关来实现。特别地，如果公共电网提出这种请求，则可以提供附加的电网服务。
还有利的是：以整流器电路的额定电流运行整流器电路以产生感应性无功功率。因此特别地，将整流器电路的直流电流侧短路，其中整流器电路然后可以被调节到额定电流。特别地，由此可以对电负载设备的PQ图表扩展工作范围，所述工作范围主要提供用于公共电网的感应性无功功率。
在另一有利的设计形式中，以至少大于75°、特别是大于80°、特别是大于85°、特别是大于90°的相位边际角来控制开关装置。由此实现：基本上将纯感应性无功功率馈送回公共电网中。由此，如果电网运营商提出这种要求，则可以提供附加的电网服务。特别地，由于相位边际大于90°，仅产生感应性无功功率。由此不将有功功率馈送回电网中，而是仅馈送回感应性无功功率。
本发明的另一方面涉及一种用于产生感应性无功功率的电负载设备，所述电负载设备具有至少一个变压器装置和开关装置，其中电负载设备构成用于执行根据前述方面的方法。
本发明的又一方面涉及一种电解设备，用于在第一运行模式中执行电解并在第二运行模式中产生用于公共电网的感应性无功功率，所述电解设备具有至少一个电解装置和前述方面所述的电负载设备。
根据电解设备的一种有利的设计形式，电解设备具有用于粗调节电解的步进开关和用于在第一运行模式中精调节电解的晶闸管开关。
本发明的一个独立方面涉及一种用于借助于电负载设备产生用于公共电网的感应性无功功率的方法，其中在电负载设备的第一运行模式中借助于电解设备的在电解设备的交流电流侧上的变压器装置对公共电网的交流电流进行变换，并且在电解设备的整流器电路的输入侧处提供变换的交流电流，并且借助于整流器电路将变换的交流电流转换成直流电流，并且在整流器电路的输出侧上由电解设备为电解设备的直流电流侧上的电解提供直流电流。提出：在电解设备的不同于第一运行模式的第二运行模式中，电解设备的隔离开关在输出侧上闭合并且输出侧借助于隔离开关短路，并且借助于整流器电路和借助于变换的交流电流产生用于公共电网的感应性无功功率。
该方法的有利的设计形式可被视为是电负载设备以及电解设备的有利的设计形式。为此，电负载设备和电解设备具有实现执行该方法或其一种有利的设计形式的客观特征。
附图说明
从根据所附附图的以下描述中可以得出其他的特征和优点。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明。
其中示出：
图1示出具有电负载设备的一种实施方式的电解设备的一种实施方式的示意图；和
图2示出电解设备的一种实施方式的示意性的无功功率-有功功率图表。
具体实施方式
图1示出具有电负载设备12的一种实施方式的电解设备10的一种实施方式的示意图。在该实施例中，电负载设备12尤其为电解装置。电解设备10用于在第一运行模式中执行电解并且用于在第二运行模式中产生用于公共电网14的感应性无功功率QIND(图2)，并且具有至少一个用于粗调节电解的步进开关以及用于在第一运行模式中精调节电解的晶闸管开关16。此外，电负载设备12具有至少一个变压器装置18和开关装置20。此外，电解设备10具有用于将电解设备12的直流侧24隔离的第一开关元件22和用于将直流侧24与公共电网14隔离的第二开关元件26。
特别地，通过公共电网14提供交流电流。特别地，在当前的图1中仅示出交流电流的一个相位。补充地，也可以用使用来自公共电网14的三个交流电流相位的方法来运行电解设备10。
在借助于电负载设备12产生用于公共电网14的感应性无功功率QIND的方法中，在电负载设备12的第一运行模式中借助于变压器装置18使公共电网14的交流电流变换，并且为电负载设备12的电负载28提供变换的交流电流。
在电负载设备12的与第一运行模式不同的第二运行模式中，借助于电负载设备12的开关装置20以相位控制的方式使变压器装置18短路，其中开关装置20通过相位控制，使得根据开关装置20的相位控制的相位边际角通过变换的交流电流为公共电网14借助于开关装置20产生感应性无功功率QIND。
在本实施例中尤其示出一种用于借助于电解设备10产生用于公共电网14的感应性无功功率QIND的方法，其中在电解设备10的第一运行模式中，借助于电解设备10的变压器装置18在电解设备10的交流电流侧30上变换公共电网14的交流电流，并且将变换的交流电流提供给电解设备10的整流器电路34的输入侧32，并且借助于整流器电路34将变换的交流电流转换成直流电流，并且在整流器电路34的输出侧36上为电解装置提供直流电流以在电解设备10的直流电流侧24上进行电解。在此尤其提出：在电解设备10的不同于第一运行模式的第二运行模式中，将电解设备10在输出侧36上的隔离开关38闭合，并且借助于隔离开关38使输出侧36短路，并且借助于整流器电路34和变换的交流电流产生用于公共电网14的感应性无功功率QIND。
换言之，图1尤其示出：开关装置20可具有整流器电路34和隔离开关38，其中为了使变压器装置18短路将隔离开关38闭合并且借助于整流器装置34通过以时钟触发整流器电路34的方式来控制相位边际角。
在此，尤其可以提出：整流器电路34作为六脉冲桥式电路和尤其作为B6C电路提供。因此提出：借助于作为整流器电路34的六脉冲桥式电路对变换的交流电流进行相位控制。
此外特别地提出：借助于整流器电路34产生感应性无功功率QIND，使得所述感应性无功功率相应于变压器装置18的所配置的视在功率。为了产生感应性无功功率QIND，整流器电路34特别地以整流器电路34的额定电流运行。
此外可以提出：附加地借助于变压器装置18的步进开关控制感应性无功功率QIND。
尤其可以提出：以至少大于75°、特别是大于80°、特别是大于85°、特别是大于90°的相位边际角来控制开关装置20。
特别地，本发明因此利用：在高功率和高电压的电解中，电解设备10具有电网控制的整流器，换言之为整流器电路34。为了实现电解的可调节性，在连接在上游的整流器电路34中构建用于粗调节的步进开关和用于精调节的晶闸管开关。所述调节允许精确地接近工作点，因为在本实施例中对应于电负载28的所有电解池都串联连接。由于整流器电路34是电网控制的，所以其为了精控制而需要相对于有功功率非常小的感应性无功控制功率。在正常的电解结构中，可以提取功率P(图2)并且可以提供少量的感应性无功功率QIND。然而，这两者都仅在电解运行时起作用。因此，在第一运行模式下无法提供附加的电网服务。
现在，为了即使在不发生电解时也为公共电网14提供附加的电网服务，在开关元件22、26断开时和在以下实施例中在隔离开关38闭合时提供感应性无功功率QIND，所述感应性无功功率尤其可以刚好与变压器装置18的所配置的视在功率一样高。因此，在整流器电路34之后构建隔离开关38。所述隔离开关将直流侧24短路，整流器电路34因此可以以受调节的方式运行至额定电流。然而，由于这发生在大约90°的相位边际角处，所以仅将纯无功功率QIND馈送回公共电网14。因此，借助这种改建，如果电网运营商提出这种请求，就可以提供附加的电网服务。
因此，通过将隔离开关38简单地装入电解设备10的已经存在的***中，可以提供感应性无功功率QIND，所述***尤其可以在平均电压弱的情况下使用。在此，隔离开关38的成本相对于例如根据现有技术使用的受晶闸管调节的扼流圈或与电网硬连接的电感相比可忽略不计。因此，提出隔离开关38，其在需要时、即在第二运行模式中闭合，而两个已经存在的开关元件22、26被断开以进行电解。
图2示出无功功率-有功功率图表的示意图。特别地，感应性无功功率QIND绘制在横坐标上并且有功功率P绘制在纵坐标上。在电解时，电解设备10尤其具有第一工作区域A1。换言之，在电解时几乎仅产生有功功率P和低的感应性无功功率QIND。因此特别地，工作区域A1示出电解设备10的第一运行模式。通过闭合隔离开关38，换言之，通过使直流侧24短路，对电解设备10扩展第二工作区域A2。在第二工作区A2中，几乎仅产生感应性无功功率QIND和低的有功功率P。
整体上，本发明示出以扩展的方式提供感应性无功功率QIND作为电解的电网***功率。

Claims (9)

1.一种借助于电负载设备(12)产生用于公共电网(14)的感应性无功功率(QIND)的方法，其中在所述电负载设备(12)的第一运行模式中借助于变压器装置(18)对所述公共电网(14)的交流电流进行变换，并且为所述电负载设备(12)的电负载(28)提供经变换的交流电流，其中在所述电负载设备(12)的与所述第一运行模式不同的第二运行模式中借助于所述电负载设备(12)的开关装置(20)将所述变压器装置(18)以相位控制的方式短路，其中对所述开关装置(20)进行相位控制，从而使得根据所述开关装置(20)的相位控制的相位边际角借助于经变换的交流电流借助于所述开关装置(20)产生用于所述公共电网(14)的所述感应性无功功率(QIND)，其特征在于，附加地借助于所述变压器装置(18)的步进开关(40)控制所述感应性无功功率(QIND)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关装置(20)具有整流器电路(34)和隔离开关(38)，其中将所述隔离开关(38)闭合以使所述变压器装置(18)短路，并且借助于所述整流器电路(34)通过以时钟触发所述整流装置(34)的方式来控制所述相位边际角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于作为整流器电路(34)的六脉冲桥式电路对经变换的交流电流进行相位控制。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于所述整流器电路(34)产生所述感应性无功功率(QIND)，从而使得所述感应性无功功率对应于所述变压器装置(18)的所配置的视在功率。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，以所述整流器电路(20)的额定电流运行所述整流器电路(20)以便产生所述感应性无功功率(QIND)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以至少大于75°、特别是大于80°、特别是大于85°、特别是大于90°的相位边际角来运行所述开关装置(20)。
7.一种用于产生感应性无功功率(QIND)的电负载设备(12)，所述电负载设备具有至少一个变压器装置(18)和开关装置(20)，其中所述电负载设备(12)用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种电解设备(10)，其用于在第一运行模式中执行电解并在第二运行模式中产生用于公共电网(14)的感应性无功功率(QIND)，所述电解设备具有至少一个电解装置作为根据权利要求7所述的电负载设备(12)。
9.根据权利要求8所述的电解设备(10)，其特征在于，所述电解设备(10)具有用于粗调节电解的步进开关和用于在所述第一运行模式中精调节电解的晶闸管开关(16)。
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