CN107112907B - 模块化高电压供应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模块化高电压供应系统(10)，其包括具有高电压输出侧和低电压输入侧的移动式适配变压器(12,142)，其中输入侧的电连接输入端子(16)设置在移动式适配变压器(12,142)的外表面处；还包括移动式集装箱(24,102,132)，低电压供应系统固定安装在其中，低电压供应系统包括高电流母线(104)和与其连接的至少一个电频率转换器(112,114,116)，其中高电流母线(104)的电连接输出端子(26,106)设置在移动式集装箱(24,102,132)的可接近(108)边缘处；且还包括模块化暂时性母线系统(28)，其用于输入端子(16)和输出端子(26,106)的临时电连接。模块化暂时性母线系统(28)包括至少一个暂时性母线，其具有安装在框架结构(30)上的至少一个伸长母线基础模块(32)，且具有在母线基础模块(32)的两端上的相应的弹性电连接器件(34,38,50,70)，相应的弹性电连接器件(34,38,50,70)形成与输入端子(16)，相应地与输出端子(26,106)的电连接，且布置成使得抑制从移动式适配变压器(12,142)至移动式集装箱(24,102,132)的振动(22)传递。

Description

模块化高电压供应系统
技术领域
本发明涉及模块化高电压供应系统，其包括具有高电压输出侧和低电压输入侧的移动式适配变压器，其中输入侧的电连接输入端子设置在移动式适配变压器的外表面处；还包括移动式集装箱，其中低电压供应系统固定安装在其中，低电压供应系统包括高电流母线和与其连接的至少一个电频率转换器，其中高电流母线的电连接输出端子设置在移动式集装箱的可接近边缘处；且还包括模块化暂时性母线系统，其用于输入端子和输出端子的临时电连接。
背景技术
众所周知，使用同步发电机以用于机械能到电能的转换。取决于同步发电机的转子绕组的励磁和旋转的频率，将生成具有对应高度和频率的电压。可能需要这种可变电源作为例如发电厂中的辅助电供应。
具有旋转发电机的这种可变辅助电供应的额定功率可例如为大约12MVA/4MW，其中额定输出电压可达到10kV。在这种发电机在某个时间期间未准备好用于操作(例如由于预定维护或故障)的情况下，无论如何需要及时替换以便为相应的负载供应具有期望的电压和频率的电能。
而且为了例如以100MW及以上的额定功率测试电设备(诸如高功率变压器)的目的，可能需要可变电源。为了测试这种大构件，更普遍的是将测试设备运输至待测试的构件，而不是将该构件运输至测试设备。
本技术领域发展水平的不利之处在于具有旋转发电机的可变功率源的运输由于其高重量和大小而相当困难和耗时。在为了测试目的的临时设施的情况下，还必须确保适当的基础在发电机的安装地点是可用的。
发明内容
基于本技术领域发展水平，本发明的目的是提供一种在若干MVA及以上的功率范围内的移动式可变功率供应，其容易运输和现场安装。
该问题通过上述类型的模块化高电压供应系统解决。其特征在于，模块化暂时性母线系统包括至少一个暂时性母线，其具有安装在框架结构上的至少一个伸长母线基础模块和在母线基础模块的两端上的相应的弹性电连接器件，弹性电连接器件形成与输入端子，相应地与输出端子的电连接，且布置成使得抑制从移动式适配变压器至移动式集装箱的振动传递。
本发明的基础构思是将旋转发电机替换成基于可变功率电子器件的电频率转换器，该电频率转换器与另外的构件(诸如VAR补偿器等)一起布置在集装箱中且容易随之一起运输。由于典型的频率转换器的输出电压在400V的范围中(而需要的输出电压可达到10kV)，所以设置移动式适配变压器以用于相应地调节电压水平。在一些情况下，这种适配变压器在现场已经可用，而没有运输的需要。取决于现场的需要，还可能提供具有例如6kV而非10kV的输出电压的移动式适配变压器。因此整个模块化高电压供应系统包括两个主构件，其优选地均安装在相应的集装箱(例如标准6m或12m集装箱)中，且容易地随之一起运输到现场。
在将那些构件放置在现场(优选地以相邻位置靠近)之后，具有低电压供应系统的集装箱和适配变压器必须被电连接。低电压供应系统本身设置成由现场的电供应而供电，可假定电供应在发电厂中或在测试现场可用。由于低电压供应系统的大约400V的低输出电压且由于例如12MVA的高额定功率，故至适配变压器的电连接必须针对1000A及以上的范围中的电流水平而设置。此外，电连接必须尽可能灵活以便允许具有LV供应系统的集装箱和适配变压器的可变定位。
根据本发明，设置模块化暂时性母线系统以用于该连接。母线可通过相应地增加其截面而容易地设计成用于足够高的电流。暂时性母线的基础模块优选为电绝缘框架结构，其中伸长母线基础模块安装在其上。这可设计为由电传导材料形成的大条。由于功率供应典型为三相，故模块化暂时性母线系统也优选为三相且包括三个暂时性母线。
母线或母线模块例如由铜或铝制成。这是相当硬的材料，因此振动(例如由适配变压器生成的50/60Hz，相应地60/120Hz)至具有LV功率供应的集装箱的传递以不利的方式随之产生。为了抑制适配变压器和LV供应系统的集装箱之间的振动传递，弹性电连接器件设置在母线基础模块的两端上。这种弹性电连接器件至少在一个运动自由度的方向上具有弹簧特性。因此，在母线基础模块的两端上的两个弹性电连接器件以不同定向(相应地，彼此垂直)布置的情况下，以有利的方式抑制振动传递。取决于具体的几何布置，一个单个弹性电连接器件也可足够。
弹性电连接器件与母线的基础模块以及另外的模块串联电连接，使得随之获得输入端子和输出端子之间的电连接。优选提供具有不同可选择大小的一组模块，使得根据现场要求，通过单独安装模块，可变距离可随之桥接。集装箱的高电流母线的电连接输出端子例如可在集装箱的侧壁处的可关闭开口上接近，使得其可在运输期间关闭。
根据本发明的另外的实施例，弹性电连接器件包括第一弹性伸长板状夹紧元件和第二弹性伸长板状夹紧元件，其布置成以一夹紧距离彼此相对，且均是暂时性母线的带电部分。这种实施例一方面提供足够高的弹簧特性且另一方面相当容易安装。
根据本发明的另外的实施例，相对的夹紧元件的两端包括相应的电接触区段，其中暂时性母线的相应的另外的带电区段被夹紧在其之间。优选地，母线的另外的带电区段具有与母线基础模块相对等的厚度，因此夹紧随之简化。
根据本发明的优选实施例，相对的伸长夹紧元件借助于延伸穿过相应的接触区段(其相应地设有相应的钻孔)且穿过夹紧在其之间的相应的带电区段的螺钉或螺栓连接一起。通过螺钉或螺栓，可在待连接的构件上施加足够高的压力，使得连接遵从要求的电特性。此外，这种类别的连接可容易地解决，使得模块化高电压系统的临时设施可容易地拆卸。
根据本发明的另一变型，伸长夹紧元件至少主要由铜或铝制成。这对于传导高电流是适当的传导材料。
根据本发明的另外的实施例，两个或更多个相邻的夹紧元件平行地布置在相同平面中，而不是单个夹紧元件。这便于以有利的方式安装弹性电连接器件。
根据本发明的另外的实施例，模块化暂时性母线包括带电伸长正方形中空母线区段。以有利的方式随之获得暂时性母线的重量减小。
根据本发明的另一变型，移动式适配变压器的输入端子以形状锁定的方式延伸到伸长正方形中空母线区段中。通过使中空母线的内部正方形适于输入端子的优选正方形外径，随之促进电连接。
根据本发明的另外的实施例，弹性电连接器件以形状锁定的方式延伸到伸长正方形中空母线区段中。通过使中空母线的内部正方形适于弹性电连接器件的优选正方形外径，随之促进电连接。
根据本发明的另一实施例，延伸到伸长正方形中空母线区段中的输入端子或弹性电连接器件借助于螺钉或螺栓与其连接。通过螺钉或螺栓，可在待连接的构件上施加足够高的压力，使得连接遵从要求的电特性。此外，这种类别的连接可容易地解决，使得模块化高电压系统的临时设施可容易地拆卸。
根据本发明的另外的实施例，伸长正方形中空母线区段至少主要由铝制成。以有利的方式随之获得进一步的重量减小。
根据本发明的另外的实施例，模块化暂时性母线系统包括三个暂时性母线，其中相应的母线基础模块在框架结构内布置成彼此有水平和竖向距离。通过沿对角线布置基础模块，暂时性母线可以以更简单的方式安装，由于它们可更好接近。
根据本发明的另外的实施例，具有低电压供应系统的移动式集装箱包括冷却系统。对于例如10MVA的额定功率，要求安装更低额定功率的若干频率转换器，其按相位且还并行地布置。为了确保热损耗从集装箱内耗散，设置例如具有冷凝器和蒸发器的冷却系统。
根据本发明的优选实施例，移动式集装箱是符合CSC(集装箱安全公约)标准的标准集装箱。存在若干运输系统以用于那些类别的集装箱，诸如卡车、列车和轮船，使得随之促进这种集装箱中的低电压供应系统的运输。
本发明的另外的有利实施例在从属权利要求中提到。
附图说明
现在将借助于示例性实施例且参照附图进一步论述本发明，在附图中：
图1示出了示例性模块化高电压供应系统，
图2示出了第一示例性弹性电连接器件，
图3示出了第二示例性弹性电连接器件，
图4示出了伸长正方形中空母线区段，
图5示出了移动式集装箱中的低电压供应系统，
图6示出了卡车上的移动式集装箱，且
图7示出了卡车上的移动式适配变压器。
具体实施方式
图1用侧视图示出了示例性模块化高电压供应系统10。移动式适配变压器12在其输入侧上具有400V的额定电压且在其输出侧上具有10kV的额定电压，该移动式适配变压器12临时布置在底层40上。在适配变压器12的顶部上设置油膨胀集装箱14、吊耳18以及用于输入侧的电连接的三个输入端子16。用于供应电负载的10kV输出侧的相应的输出端子22由箭头指示。
在适配变压器的中心的示例性振动源22指示50Hz及其整数倍的可操作振动，该振动在适配变压器的操作期间上升。
与适配变压器12相邻且平行的具有低电压供应系统的移动式集装箱24临时放置在底层40上。集装箱24包括用于其内的高电流母线的三个输出端子26，三个输出端子26沿对角线布置在外侧壁的开口后面。
设置模块化暂时性母线系统28以用于集装箱24的输出端子26与适配变压器12的输入端子16的临时电连接。模块化暂时性母线系统28包括由铝条形成的框架结构30，其中三个伸长母线基础模块32以电绝缘的方式安装在铝条上。在相应的母线基础模块32的一端上附接第一弹性电连接器件34，其形成电连接至集装箱24的输出端子26。由于暂时性母线的模块化结构，可用具有不同长度的若干弹性电连接器件34，使得取决于现场要求可选择具有相应的适当大小的弹性电连接器件34。
在母线基础模块32的相应的另一端上附接第二弹性电连接器件36，其为与适配变压器12的输入端子16的电连接的一部分。第二弹性电连接器件36的另一端连接到相应的伸长正方形中空母线区段38(其与输入端子16电连接)上。
由于模块化暂时性母线系统32的第一弹性电连接器件34和第二弹性电连接器件36的弹簧特性，以有利的方式抑制从适配变压器12到集装箱24的振动传递。
图2以截面视图示出了第一示例性弹性电连接器件50。第一弹性伸长板状夹紧元件52和第二弹性伸长板状夹紧元件54布置成以夹紧距离60彼此相对，且均是暂时性母线的带电部分。在相对的夹紧元件52、54的两端处设置相应的电接触区段56、58，其中暂时性母线的相应的另外的带电区段62、64夹紧在其之间。设置螺钉66以用于将相对的伸长夹紧元件52、54连接在一起，且在其上施加压力。螺钉66延伸穿过相应接触区段56、58的孔且穿过夹紧在其之间的暂时性母线的相应的另外的带电区段62、64。弹性电连接器件的弹簧特性以箭头68指示。
图3以俯视图示出了第二示例性弹性电连接器件70。两个相邻的夹紧元件72、74平行布置在相同的平面中。在其两个轴端处，夹紧元件72、74与相应的暂时性母线的第一另外的带电区段76和第二另外的带电区段78连接。设置螺钉80以用于将相对的伸长夹紧元件52、54连接在一起，且在其上施加压力。
图4以三维视图示出了伸长正方形中空母线区段。
图5以草图100示出了移动式集装箱102中的低电压供应系统。低电压供应系统包括高电流母线104，其在开口108处连接到集装箱102外侧的输出端子106上。三个电频率转换器112、114、116以及VAR补偿器连接到母线104上。转换器112、114、116由用于高电压供应的母线供应电，该母线可连接到外部高电压供应系统上。设置冷却系统110以用于确保热损耗从集装箱内耗散。
图6以草图130示出了卡车134上的具有低电压供应系统的移动式集装箱132。
图7以草图140示出了卡车144上的移动式适配变压器142。
参照标号列表
10 示例性模块化高电压供应系统
12 移动式适配变压器
14 油膨胀集装箱
16 适配变压器的输入侧的输入端子
18 吊耳
20 适配变压器的输出侧的输出端子
22 振动源
24 移动式集装箱
26 集装箱的母线的输出端子
28 模块化暂时性母线系统
30 框架结构
32 伸长母线基础模块
34 模块化暂时性母线系统的第一弹性电连接器件
36 模块化暂时性母线系统的第二弹性电连接器件
38 伸长正方形中空母线区段
40 地板
50 第一示例性弹性电连接器件
52 第一弹性伸长板状夹紧元件
54 第二弹性伸长板状夹紧元件
56 第一弹性夹紧元件的电接触区段
58 第二弹性夹紧元件的电接触区段
60 夹紧距离
62 暂时性母线的第一另外的带电区段
64 暂时性母线的第二另外的带电区段
66 示例性螺钉
68 弹性的方向
70 第二示例性弹性电连接器件
72 第一相邻弹性伸长板状夹紧元件
74 第二相邻弹性伸长板状夹紧元件
76 暂时性母线的第一另外的带电区段
78 暂时性母线的第二另外的带电区段
80 螺钉
90 伸长正方形中空母线区段
100 集装箱中的低电压供应系统
102 移动式集装箱
104 高电流母线
106 集装箱的母线的输出端子
108 开口
110 冷却系统
112 第一电频率转换器
114 第二电频率转换器
116 第三电频率转换器
118 VAR补偿器
120 用于高电压供应的母线
130 卡车上的移动式集装箱
132 具有低电压供应系统的移动式集装箱
134 卡车
140 卡车上的移动式适配变压器
142 移动式适配变压器
144 卡车。

Claims (13)

1.一种模块化高电压供应系统(10)，包括
● 具有高电压输出侧和低电压输入侧的移动式适配变压器(12,142)，其中所述输入侧的电连接输入端子(16)设置在所述移动式适配变压器(12,142)的外表面处，
● 移动式集装箱(24,102,132)，其具有固定安装在其中的低电压供应系统，所述低电压供应系统包括高电流母线(104)和与其连接的至少一个电频率转换器(112,114,116)，其中所述高电流母线(104)的电连接输出端子(26,106)设置在所述移动式集装箱(24,102,132)的可接近(108)边缘处，
● 模块化暂时性母线系统(28)，其用于输入端子(16)和输出端子(26,106)的临时电连接，
其中
所述模块化暂时性母线系统(28)包括至少一个暂时性母线，其具有
● 安装在框架结构(30)上的至少一个伸长母线基础模块(32)，
● 在所述母线基础模块(32)的两端上的相应的弹性电连接器件(34,38,50,70)，其形成与所述输入端子(16)和/或与所述输出端子(26,106)的电连接，且其布置成使得抑制从所述移动式适配变压器(12,142)至所述移动式集装箱(24,102,132)的振动(22)传递，
其特征在于
弹性电连接器件(34,38,50,70)包括第一弹性伸长板状夹紧元件(52)和第二弹性伸长板状夹紧元件(54)，其布置成以一夹紧距离(60)彼此相对，且其均是暂时性母线的带电部分，且其中相对的夹紧元件(52,54)的两端包括相应的电接触区段(56,58)，其中所述暂时性母线的相应的另外的带电区段(62,64,76,78)被夹紧在所述电接触区段(56,58)之间。
2.根据权利要求1所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，相对的伸长板状夹紧元件(52,54)借助于延伸穿过相应的接触区段(56,58)且穿过所述暂时性母线的夹紧在接触区段之间的相应的带电区段(62,64,76,78)的螺钉(66,80)或螺栓连接在一起。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，伸长板状夹紧元件(52,54)至少主要由铜或铝制成。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，两个或更多个相邻的夹紧元件(72,74)平行地布置在相同平面中，而不是单个夹紧元件(52,54)。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述模块化暂时性母线系统包括带电伸长正方形中空母线区段(38,90)。
6.根据权利要求5所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述移动式适配变压器(12,142)的输入端子(16)以形状锁定的方式延伸到所述伸长正方形中空母线区段(38,90)中。
7.根据权利要求6所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，弹性电连接器件(34,38,50,70)以形状锁定的方式延伸到所述伸长正方形中空母线区段(38,90)中。
8.根据权利要求6所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，延伸到所述伸长正方形中空母线区段(38,90)中的所述输入端子(16)或所述弹性电连接器件借助于螺钉(66,80)或螺栓与其连接。
9.根据权利要求7所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，延伸到所述伸长正方形中空母线区段(38,90)中的所述输入端子(16)或所述弹性电连接器件借助于螺钉(66,80)或螺栓与其连接。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述伸长正方形中空母线区段(38,90)至少主要由铝制成。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述模块化暂时性母线系统(28)包括三个暂时性母线，其中相应的母线基础模块(32)在所述框架结构(30)内布置成彼此有水平和竖向距离。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述移动式集装箱(24,102,132)包括冷却系统(110)。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的模块化高电压供应系统，其特征在于，所述移动式集装箱(24,102,132)是符合CSC(集装箱安全公约)标准的标准集装箱。
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