[发明专利]用于直接电加热管道系统的电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及对管道系统的电加热。更特别地，本发明涉及一种用于向管道提供电功率的电源系统。

背景技术

氢氧化物的形成在油和气的海底生产系统中是众所周知的问题。有若干选项可用于解决该问题。传统地使用化学制品。目前使用一种更为有效的直接电加热（DEH）方法来通过强迫高电流通过管道本身而加热管道。在任何形式的管道电加热中，通常需要提供至少几百千瓦的电源。功率通常需要以编程的顺序施加，以达到所选择的运行条件。功率从三相到单相的转换通常是必要的，尤其是在海底管道应用中，在该海底管道应用中功率是从现有的三相电网中提取的。所需要的是一种能够提供这些需要的高效、通用的电源系统。

发明内容

本发明的目的是要提供一种改进的、用于直接电加热应用的电源装置。

上述目的通过一种用于直接电加热管道系统的电源装置来达到，该电源装置包括：

三相变压器，适于支持连接在该变压器的第一相和第二相之间的单相负载，所述变压器包括位于该变压器的高压侧的至少一个第一抽头变换器（tap changer）；

对称化单元，包括连接在所述变压器的第一相和第三相之间的第一电容器装置，和连接在所述变压器的第二相和第三相之间的电感器装置；以及

补偿单元，包括连接在所述变压器的第一相和第二相之间的第二电容器装置，

其中第一抽头变换器、第一电容器装置、第二电容器装置和电感器装置适于被带负载地改变。

单相电缆被用于管道加热。这些电缆连接到三相电源。单相负载通过包括第一电容器装置和电感器装置的对称化单元而转换为用于三相变压器的三相负载。此外，包括第二电容器装置的补偿单元用于补偿该负载的低功率因数。如果该负载未被补偿并且未被对称，则负载失衡将非常高并导致高的负序电流。这将对变压器和发电机的安全运行造成问题。针对DEH来加热负载可以通过改变在三相变压器上施加的电压而在从最小负载到最大负载的范围内选择。通过改变电压电平，可以改变加热功率电平。这是通过使用连接在所述变压器的高压侧的带负载抽头变换器来完成的，同时该变压器和整个DEH系统被完全通电。该解决方案使得能够带负载地改变对应电容装置和电感装置的电容值和电感值，同时该系统被通电。这允许实时的带负载优化，其中对于变压器的功率因数将非常接近于1并且负序电流将非常接近于0。

在本发明的优选实施例中，所述框架内的模块进一步包括适于自动控制所述第一抽头变换器的电压电平、所述第一电容器装置和所述第二电容器装置的电容以及所述电感器装置的电感的控制单元。这使得能够在管道系统被完全通电时自动控制所述变压器、电容器装置和电感器装置。它还可以用于自动控制可以被临时去电的系统。该控制单元可以是从现场或远程位置进行控制的可编程逻辑控制器（PLC）。

在替换实施例中，三相变压器进一步包括至少一个第二抽头变换器。该第二抽头变换器可以作为无负载抽头变换器，并且通过使用抽头，运行曲线将扩展到超过通常提供的范围，从而使得能够改变到不同的电压位置。

在另一个替换实施例中，所述电感器装置的电感适于使用第三抽头变换器来带负载地改变。该电感器装置的电感需要改变以平衡负载，即以将单相变换为三相平衡的负载。该抽头变换器有助于在管道系统被完全通电时改变该电感。

在另一个替换实施例中，自动控制所述第一电容器装置的电容进一步包括步骤：通过对应的真空接触器来切换至少一个第一附加电容器。而且，自动控制所述第二电容器装置的电容进一步包括步骤：通过对应的真空接触器来切换至少一个第二附加电容器。这使得能够按照针对DEH系统所测得的负载参数以及功率需要来带负载地改变电容值。

在另一个替换实施例中，所述变压器、第一电容器装置、第二电容器装置、电感器装置、第一附加电容器、第二附加电容器和真空接触器是干式的。使用所述部件降低了关于火灾的潜在风险，由此实现了更大的安全性。

附图说明

下面参照在附图中示出的图解实施例来进一步描述本发明，在附图中：

图1示出用于管道系统的电源装置的电路图，

图2示出根据本发明实施例的具有控制单元的电源装置，

图3示出根据本发明实施例的具有安装在高压（HV）侧的带负载抽头变换器和在低压（LV）侧的无负载抽头的变压器，以及

图4示出根据本发明实施例的负载平衡系统的结构。

具体实施方式