專利名稱：用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于島式網(wǎng)絡(luò)(Inselnetze)的供電系統(tǒng)，其中，該供電系統(tǒng)具有至少一臺發(fā)電機和至少兩個三相電流系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)被理解為整體的能量系統(tǒng)，即在其中產(chǎn)生、傳輸電能，并最終將其轉(zhuǎn)換為其它能量形式的能量系統(tǒng)。該系統(tǒng)就其體積來說，在空間上受到限制，并且不能與陸地上的供電系統(tǒng)相比擬。這種系統(tǒng)尤其用于與海洋相關(guān)和/或移動的設(shè)施上。例如在船上和其它航海工具上、鉆井平臺或其它具有能量需求的孤立、特別是與海洋相關(guān)的技術(shù)設(shè)施上。
依據(jù)供電系統(tǒng)的實現(xiàn)，通常具有至少兩個電相移三相電流系統(tǒng)，它們借助并聯(lián)連接的變流器驅(qū)動來通過電能。通過三相電流系統(tǒng)的相移感應(yīng)出電流和電壓諧波。目前這種三相電流系統(tǒng)的相移通過電流變流變壓器(Stromrichter-transformator)產(chǎn)生，其中，三相電流系統(tǒng)的相移通過相應(yīng)地選擇電路組實現(xiàn)。
在上述用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)中，特別是在海上時，所采用的系統(tǒng)組件的高重量帶來重力問題。因此，目前有不同的解決方案試圖在重量方面優(yōu)化屬于系統(tǒng)的裝置，如電流變流變壓器和變流器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)，其具有至少一個發(fā)電機和至少兩個三相電流系統(tǒng)，其尤其使上述問題得到進一步改進。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題是這樣解決的，所述供電系統(tǒng)的發(fā)電機具有至少兩個分別配置給所述三相電流系統(tǒng)的三相線圈系統(tǒng)，其中，在該線圈系統(tǒng)中感應(yīng)電壓，并且發(fā)電機的該線圈系統(tǒng)在空間上是這樣設(shè)置的，使得兩個三相電流系統(tǒng)的電壓相互間電相移。
由此，按照本發(fā)明，可以完全或者至少最大程度地放棄用于產(chǎn)生兩個三相電流系統(tǒng)的電流變流變壓器，從而具有在重量上和造價上的明顯優(yōu)點，此外還節(jié)省了空間。
優(yōu)選地，在三相電流系統(tǒng)間的電相移為30°。該相移對于減小借助并聯(lián)連接的變流器供電的、在必要時連接在其后其它三相電流系統(tǒng)中的電流和電壓諧波尤其有益。
優(yōu)選地，將發(fā)電機的線圈系統(tǒng)這樣安裝在溝槽內(nèi)，使其出現(xiàn)的短路電流最小。以這種方式，可使在發(fā)動機中通過線圈系統(tǒng)的定子側(cè)磁耦合的不期望的能量輸入明顯減小。
適當?shù)氖?，將一個負載與多于一個三相電流系統(tǒng)連接。這種方式恰好是對于有多于兩個或兩個三相電流系統(tǒng)的倍數(shù)可以防止系統(tǒng)中冗余的損失。
具有優(yōu)點的是，供電系統(tǒng)具有至少一個初級系統(tǒng)和至少一個次級三相電流系統(tǒng)，其中，由至少兩個三相電流系統(tǒng)構(gòu)成該初級系統(tǒng)，該初級系統(tǒng)與至少一個次級三相電流系統(tǒng)耦合。以這種方式，可在初級和次級系統(tǒng)中對電路和/或變流器應(yīng)用處于不同電壓范圍內(nèi)的不同的裝置。在此，電壓范圍的確定優(yōu)選地分別通過要供以能量的負載來確定。由此，給出了整體上的造價優(yōu)勢，因為在需要時對低壓范圍可以采用更合算的裝置。
優(yōu)選地，次級三相電流系統(tǒng)與一臺發(fā)電機耦合。由此，可以實現(xiàn)如果在產(chǎn)生能量時另一系統(tǒng)中發(fā)生故障，還可以在初級系統(tǒng)或次級系統(tǒng)上為負載供電。
優(yōu)選地，這樣實現(xiàn)在至少一個初級系統(tǒng)和至少一個次級三相電流系統(tǒng)之間的耦合，即，使得可以將借助于與次級三相電流系統(tǒng)耦合的發(fā)電機產(chǎn)生的能量輸送給初級系統(tǒng)。以這種方式，可使與次級系統(tǒng)連接的發(fā)電機在緊急情況下也可為與初級系統(tǒng)連接的負載供電。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式和其它優(yōu)點作進一步說明。其中，圖1示出了按照本發(fā)明的用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)的例子的示意圖；圖2示出了按照本發(fā)明的、在初級系統(tǒng)具有負載的供電系統(tǒng)的例子的示意圖；圖3示出了用于耦合初級系統(tǒng)和次級系統(tǒng)的變壓器裝置的一個例子；圖4示出了用于耦合初級系統(tǒng)和次級系統(tǒng)的變壓器裝置的一個例子。
具體實施例方式
圖1舉例示出了按照本發(fā)明的用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)的示意圖。其中，與兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b連接的發(fā)電機3例如通過燃燒柴油燃料產(chǎn)生能量。在此，發(fā)電機3具有兩個三相線圈系統(tǒng)，它們分別配置給三相電流系統(tǒng)1a、1b，其中，在線圈系統(tǒng)中感應(yīng)電壓，并且線圈系統(tǒng)在空間上這樣設(shè)置在該發(fā)電機3內(nèi)，使得兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b的電壓相互間電相移。由此可以完全或者至少最大程度地放棄用于產(chǎn)生兩個三相電流系統(tǒng)的電流變流變壓器。
兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b共同構(gòu)成初級系統(tǒng)1。優(yōu)選地，兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b之間電相移30°，并借助至少一個變壓器裝置4為次級三相電流系統(tǒng)2供電。由此，在次級三相電流系統(tǒng)2中感應(yīng)出電流和電壓諧波。在圖1所示實施例中，變壓器裝置4包括兩個并聯(lián)的變壓器。
在初級系統(tǒng)1和次級系統(tǒng)2上都連接有未示出的負載，如馬達或其它驅(qū)動裝置。與次級系統(tǒng)2連接的發(fā)電機7可以作為備用發(fā)電機，并在主發(fā)電機3不工作時保證次級系統(tǒng)2和初級系統(tǒng)1的供電。
圖2示出了按照本發(fā)明的供電系統(tǒng)的另一個例子的示意圖，其中，在初級系統(tǒng)1上耦合了負載6a、6b。發(fā)電機3與兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b連接，兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b相互之間優(yōu)選有30°電相移。兩個三相電流系統(tǒng)1a、1b構(gòu)成初級系統(tǒng)1。通過兩個變流器5a、5b為馬達6a、6b供電。
初級系統(tǒng)1借助于兩個變壓器裝置4與次級三相電流系統(tǒng)2耦合。在圖中未示出的其它負載可以附加在馬達6a、6b上與初級系統(tǒng)1連接。其它未詳細示出的負載和至少一臺發(fā)電機經(jīng)過接頭8a、8b、8c與次級三相電流系統(tǒng)2連接。
按照圖2所示的實施例，通過發(fā)電機3的構(gòu)造保證，首先對于采用采油鉆機合適的負載、如馬達6a、6b，在與三相電流系統(tǒng)1a、1b連接的定子轉(zhuǎn)子一側(cè)能夠均勻分配負載。其中，在初級系統(tǒng)1中在最高電壓幅度下運行是可行的。
次級三相電流系統(tǒng)2是以對稱的方式通過變壓器裝置4與初級系統(tǒng)1耦合的。在此，該兩個變壓器裝置4例如在初級側(cè)具有三角形連接，而在次級側(cè)具有三角形連接和星形連接。
圖3和4示出了用于耦合初級系統(tǒng)1和次級系統(tǒng)2的變壓器裝置4的其它結(jié)構(gòu)。在此，變壓器裝置4的各線圈系統(tǒng)利用接頭8a、8b、8c將兩個初級三相電流系統(tǒng)1a、1b配置給次級三相電流系統(tǒng)2。圖3和4中示出的變壓器裝置4可實現(xiàn)為集成的變壓器裝置，即，其在次級側(cè)如圖中示意性示出的對每個接頭8a、8b、8c僅具有一個線圈系統(tǒng)。
在圖3示出的變壓器裝置4中，在次級三相電流系統(tǒng)2一側(cè)線圈系統(tǒng)為星形連接。
在圖4示出的變壓器裝置4中，在次級三相電流系統(tǒng)2一側(cè)線圈系統(tǒng)為三角形連接。
圖1和2示出了按照本發(fā)明的用于島式網(wǎng)絡(luò)的基本供電系統(tǒng)。至少兩個這樣的供電系統(tǒng)可以相互耦合。還可以將至少一個按照本發(fā)明的供電系統(tǒng)與已有的用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)耦合在一起。
由多個如圖1和圖2所示的基本供電系統(tǒng)構(gòu)成的供電系統(tǒng)可以滿足相應(yīng)的高能量需求，其還可以這樣實現(xiàn)，即，除了一個主發(fā)電機3以外，還設(shè)置其它主發(fā)電機3。還可以這樣構(gòu)成供電系統(tǒng)，使其具有多個為一個或多個次級系統(tǒng)2供電的初級系統(tǒng)1。可以這樣構(gòu)成供電系統(tǒng)，使一個初級系統(tǒng)1為一個或多個次級三相電流系統(tǒng)2供電，和/或一個次級三相電流系統(tǒng)2通過一個或多個初級系統(tǒng)1被供電。
按照本發(fā)明的供電系統(tǒng)在其至少保持均勻負載、靈活性和容量方面，總體來說價格更低，并較之迄今為止現(xiàn)有的系統(tǒng)具有明顯更小的重量，此外，由于省去了為產(chǎn)生兩個相移的三相電流系統(tǒng)1a、1b所需的電流變流器，而較之現(xiàn)有系統(tǒng)需要明顯更小的空間。
權(quán)利要求
1.一種用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)，其具有至少一個發(fā)電機(3)和至少兩個三相電流系統(tǒng)(1a，1b)，其特征在于，所述發(fā)電機(3)具有至少兩個分別配置給所述三相電流系統(tǒng)(1a，1b)的三相線圈系統(tǒng)，其中，在該線圈系統(tǒng)中感應(yīng)電壓，并且所述發(fā)電機(3)的該線圈系統(tǒng)在空間上是這樣設(shè)置的，使得兩個三相電流系統(tǒng)(1a，1b)的電壓相互間電相移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述三相電流系統(tǒng)(1a，1b)間的電相移為30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(3)的線圈系統(tǒng)被這樣安裝在溝槽內(nèi)，使其出現(xiàn)的短路電流最小。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，負載(6a，6b)與多于一個所述三相電流系統(tǒng)(1a，1b)連接。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，其具有至少一個初級系統(tǒng)(1)和至少一個次級三相電流系統(tǒng)(2)，其中，由至少兩個三相電流系統(tǒng)(1a，1b)構(gòu)成該初級系統(tǒng)(1)，該初級系統(tǒng)與至少一個次級三相電流系統(tǒng)(2)耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述次級三相電流系統(tǒng)(2)與一個發(fā)電機耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述在至少一個初級系統(tǒng)(1)和至少一個次級三相電流系統(tǒng)(2)之間的耦合是這樣實現(xiàn)的，即，使得可以將借助于與該次級三相電流系統(tǒng)(2)耦合的發(fā)電機產(chǎn)生的能量輸送給所述初級系統(tǒng)(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于島式網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)，特別是在石油鉆井平臺或船上。其中，該供電系統(tǒng)至少包括一臺發(fā)電機(3)和至少兩個三相電流系統(tǒng)(1a，1b)，該發(fā)電機(3)具有至少兩個三相線圈系統(tǒng)，因此可以不使用或最大程度地不使用電流變流變壓器為兩個相移的三相電流系統(tǒng)(1a，1b)供電，其中，發(fā)電機(3)的線圈系統(tǒng)在空間上與三相電流系統(tǒng)(1a，1b)的電相移相應(yīng)地設(shè)置。兩個三相電流系統(tǒng)(1a，1b)共同構(gòu)成初級系統(tǒng)(1)，并借助變壓器裝置(4)為次級三相電流系統(tǒng)(2)供電。按照本發(fā)明的技術(shù)方案恰好提供了對島式系統(tǒng)極為重要的重量和空間節(jié)省。
文檔編號H02J3/06GK1653667SQ03810406
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者維芒德·卡斯塔德 申請人:西門子公司