一种用于用户装置，特别是用于钢铁工业应用的供电设备，其包括用于连接到供应市电电压和市电电流的电网(11)的装置，以及用于将所述电网(11)连接到所述用户装置(12)的至少一条电力线路(13a，13b，13c，13d)，其中所述电力线路(13a，13b，13c，13d)包括位于所述电网(11)和所述用户装置(12)之间的一个或多个电力设备(14，15，16，18，33，36，37，40)。40)。40)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高功率用户装置的供电设备
[0001]本专利技术涉及一种用于用户装置的供电设备，特别是涉及一种电炉，所述电炉用于钢铁生产的钢铁应用，或者也用于处理其他金属或玻璃材料的行业，或者通常用于需要为高功率负载(例如大约30
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40MW以上)供电的应用。
[0002]根据本专利技术的供电设备尤其是允许通过电力线路将由电网供应的电能传输到用户装置，从而将负载损耗降低到最小。
[0003]用于用户装置的电力线路将包括在用户装置和电网之间串联和/或并联的一个或多个电力设备。
[0004]术语电力设备在此处和此后的描述中表示能够变换或转换电压和电流的电机，但也表示电气和/或电子装置，诸如电感器、整流器、转换器、逆变器或其他装置。
[0005]但是，特别应用于钢铁工业的用户装置不仅能够是任何需要高标准电力的装置，例如熔化炉、加热炉或其他装置，例如优选由交流电供电的电弧炉、感应炉、钢包炉或其他装置。
技术介绍
[0006]众所周知，存在钢铁应用，其中用户装置，例如上面提到的炉之一，需要通常需要高功率以及高电流的高效的供电系统。
[0007]因此，该供电系统通常提供能源，即，电网，其通过供电线路连接到用户装置，沿着供电线路设置有一系列电力设备，即，供电线路提供在电网和用户装置之间将电力设备彼此连接的一系列中间段。
[0008]目前，能源、用户装置和中间段之间的已知连接由导电材料构成；特别地，大多数连接线由铜、铝或其他金属合金制成。
[0009]为了传输高电流，已知使用高截面电缆，因为这些截面根据电气工程系统中的已知定律来确定尺寸。因此，这种电缆能够达到具有分别高达200
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400mm并联连接在一起的直径的截面，使得它们能够传输数千安培，从能量传输效率的角度来看，随之增加了成本、重量和损耗。
[0010]众所周知，传输电能的便利性随着电压的增加而增加。电传输线路中的能量损耗主要是由于因焦耳效应造成的损耗，通过焦耳效应，在电缆中流动的电流产生热量。由于线路传输的功率等于电压与电流的乘积，因此可以理解，在给定相同功率的情况下，增加电压就足以减小电流，并且因此减少损耗。除了在使用非常高的直流电压(DC)和由此导致的低直流电流的特定情况或应用中，能量的传输通常以交流电(AC)完成，这允许显著减少由于焦耳效应引起的损耗。
[0011]然而，使用高电压来防止能量传输期间的损耗具有局限性，主要是由于电缆绝缘问题和系统在发生故障的情况下的内在安全。
[0012]例如，如果用户装置是由交流电供电的电弧炉，则电炉通常由通过HV/MV(高压/中压)变压器的高压线供电，因此次级变压器的电压能够从10kV变化到30kV。
[0013]此外，在交流系统中，与导体尺寸以及产生的电磁场的相互作用相关的电容和电感也变得相关。由于焦耳效应，这些现象导致进一步的损耗，因此对向用户负载提供有功功率没有贡献。
[0014]在电炉的电力线路中，或者在需要高运行电流的用户装置的任何情况下，通常将电网连接到它自己的HV/MV变电站，该变电站能够距离最终用户装置几百米远。
[0015]通常，变电站然后通过附加的MV/MV(中压/中压)降压变压器连接到用户装置(例如熔化炉)的电源装置；这些电源装置通常距离用户装置几十米，以便能够提供高电流，同时试图遏制上述损耗。
[0016]然而，在能源(即，电网和/或变电站或中间电力设备、电源装置)和用户装置之间提供这种短距离的需要经常被证明是非常严格的限制，这在需要对现有线路和设施进行改变或重组的情况下有成为障碍的风险。
[0017]特别地，这种限制可能是一个问题，例如，如果希望或有必要增加能源和用户装置之间的距离，或者即使希望将熔化炉的供电系统与熔化炉本身所在的钢铁厂分开，将所述供电系统和所述熔化炉设立在例如两个分开的且相对较远的建筑物中。
[0018]文献CN101458989A描述了一种用于电弧炉或感应炉的变压器。文献CN106602566A描述了一种连接到可再生能源的供电系统，该供电系统包括用于以直流电为负载供电的交流电供电子系统。JPH01315222A描述了一种在供电系统中使用的网络保护器。US2016/0141081A1描述了供电和氢能的组合基础设施。
[0019]因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于钢铁应用的供电设备，该供电设备允许以有效、经济的方式将一个或多个用户装置(甚至是那些具有高能量吸收的用户装置)连接到至少一个电能源，并且该供电设备限制了由于供电线路上的电能传输引起的正常损耗，例如由于焦耳效应引起的损耗。
[0020]本专利技术的另一个目的是提供一种用于钢铁应用的供电设备，该供电设备大致免于与各种部件之间的距离相关的约束，即，该供电设备提供了一种有效的用于电能的传输系统，该传输系统允许在必要时以有效的方式在供电设备的部件之间提供非常可变和灵活的距离，例如由于需要扩大钢铁厂、安装新组件或其他。
[0021]本专利技术的另一个目的是提供一种供电设备，该供电设备是高效的，并且同时是可扩展的和通用的，并且在负载和所需供电方面能够容易地适用于不同应用。
[0022]申请人已经设计、测试和实施了本专利技术，以克服现有技术的缺点，并获得这些和其他目的和优点。
技术实现思路
[0023]本专利技术被提出并且特征在于独立权利要求。从属权利要求描述了本专利技术的其他特征或主要专利技术构思的变型。
[0024]根据上述目的，根据本专利技术的用于用户装置的供电设备，特别是用于钢铁工业应用，或者用于玻璃或金属加工应用，包括用于连接到供应市电电压和市电电流的电网的装置，以及用于连接装置和所述用户装置之间的连接的至少一条电力线路，其中所述电力线路包括连接在所述连接装置和所述用户装置之间、能够给所述用户装置供电的供电系统。
[0025]特别地，所述电网能够是供应高压电能的电网。优选地，所述电网是三相类型的电
网，其以交流电提供市电电压和市电电流。
[0026]所述供电系统包括至少一个供电模块，所述至少一个供电模块包括至少一个变压器，所述至少一个变压器设置有连接到至少一个次级变压器的至少一个初级变压器，连接到所述次级变压器的至少一个整流器，以及连接到位于所述用户装置上游的所述至少一个整流器的至少一个转换器。
[0027]所述至少一个整流器和所述至少一个转换器通过直流电中的至少一个中间连接电路连接，也称为直流环节。
[0028]根据本专利技术的一个特征方案，所述中间连接电路包括由至少一根超导电缆制成的至少一段线路。
[0029]特别地，所述中间电路在直流电中将供电系统的第一部分和供电系统的第二部分彼此分开，所述第一部分被配置为将由电网供应的交流电中的电能转换为具有期望电压值和电流值的直流电中的电能，所述第二部分被配置为将直流电中的电能转换为交流电中的电能，并调节供应给所述用户装置的电压和电流的值和频率。
[0030]有利的是，通过使用一根或多根超导电缆来制造一段本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于高功率用户装置的供电设备，特别是用于钢铁工业应用的电炉(12)，所述供电设备包括用于连接到供应市电电压和市电电流的电网(11)的装置，以及用于连接在所述装置之间从而连接至所述电网(11)和所述电炉(12)的至少一个电力线路(13)，其中所述电源设备(10)包括能够用交流电给所述电炉(12)供电并且连接在所述电网(11)和所述电炉(12)之间的供电系统(19)，其中所述供电系统(19)包括第一部分(15)和第二部分(16)，所述第一部分(15)被配置为将由所述电网(11)供应的交流电中的电能转换成直流电中的电能，所述第一部分(15)包括至少一个变压器(33)，所述至少一个变压器(33)设置有连接到至少一个次级变压器(35)的至少一个初级变压器(34)和连接到所述次级变压器(35)的至少一个整流器(36)；所述第二部分(16)被配置为将直流电中的电能转换成交流电中的电能，所述第二部分(16)包括连接到所述至少一个整流器(36)的至少一个转换器(37)，其中所述第一部分(15)和所述第二部分(16)在物理上彼此远离，并且通过中间电路(38)彼此连接，所述中间电路(38)在直流电中连接在所述至少一个整流器(36)和所述至少一个转换器(37)之间，所述中间电路(38)包括由超导电缆制成的一段或多段线路(31)。2.如权利要求1所述的电力设备，其特征在于，所述第一部分(15)和所述第二部分(16)之间的距离在几十米和几百米之间。3.如权利要求1或2所述的电力设备，其特征在于，所述电网(11)为三相类型，并且所述至少一个供电模块(39)包括至少一个供电模块(39)，所述至少一个供电模块(39)针对所述电网(11)的每相设置有次级变压器(35)、整流器(36)和转换器(37)。4.如权利要求3所述的电力设备，其特征在于，所述供电模块(39)的所述整流器(36)和所述转换器(37)共享相同的中间电路(38)，所述中间电路(38)在直流电中由至少一根超导电缆制成。5.如权利要求3或4所述的电力设备，其特征在于，所述供电系统(19)包括彼此并联布置的多个供电模块(39)，每个所述供电模块(39)包括至少一个变压器(33)，所述至少一个变压器(33)设置有连接到至少一个次级变压器(35)的至少一个初级变压器(34)，连接到所述次级变压...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东内洛，
申请(专利权)人：达涅利自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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