CN101540508A - 一种静止无功补偿(svc)兼直流融冰的可重构装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可重构静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置，一次设备主要由整流变压器、晶闸管整流器(兼TCR阀组)、电抗器(平波兼TCR相控电抗器)、交、直流滤波器以及隔离开关、氧化锌避雷器等组成。通过刀闸操作，对晶闸管整流器(兼TCR阀组)、平波兼TCR相控电抗器拆分重组，构成不同拓扑结构，满足灾害气候直流融冰和其它时间做为SVC进行无功补偿、系统调压和稳定控制需要，具有明显的经济性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统、电力电子领域，具体涉及一种静止无功补偿(SVC)兼直流融冰的可重构装置。
背景技术
输电线路覆冰灾害给电力系统、国民经济乃至全社会造成的重大损失，随着电力电子技术的不断发展，应用电力电子整流技术直流融冰方案具有非常广泛的发展应用空间。2008年初，我国华中、西南、华东地区法生了严重的雨雪冰冻灾害，电网设施覆冰覆雪严重，断线倒塔线路跳闸现象频发，造成电网巨大损失，局部地区电网甚至遭受毁灭性打击。由于冰灾发生的时间和频度都较小，若直流融冰设备仅能够作为融冰装置使用，其经济性较差。为提高设备的利用率，保持设备的健康水平，根据实际的需要，可以在大功率晶闸管变流技术的基础上，开发兼顾直流融冰和静态无功补偿(SVC)两种用途可重构的电力电子装置，以满足220kV及以上电压等级输电线路融冰及无功补偿的需要。静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置，除能满足输电线路融冰需要外，一般时间也可作为常规动态无功补偿装置使用，为系统提供动态无功支撑，阻尼系统低频振荡，提高系统稳定极限和输送能力。
应用电力电子技术的可重构型静止无功补偿SVC兼直流融冰复合装置在输电线路没有融冰需求时，作为动态无功补偿装置使用，其功能相当于常规的静止无功补偿SVC装置，可以为系统提供动态无功支撑，阻尼系统低频振荡，提高系统稳定极限和输送能力。而当输电线路需要融冰时，经过简单的主接线重构，可以较方便的改为直流融冰装置，将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压为输电线路提供必要的直流融冰电流来加热导线使线路覆冰融化。
实现了两种不同工况下，本发明的可重构型静止无功补偿SVC/直流融冰复合装置能够稳定运行，目前，国内外没有本发明提出的这种静止无功补偿(SVC)兼直流融冰可重构装置。
发明内容
本发明提出了一种静止无功补偿(SVC)兼直流融冰的可重构装置，其特征在于一次设备主要包括整流变压器、晶闸管整流器、电抗器、交直流滤波器以及隔离开关、氧化锌避雷器等组成，其中所述晶闸管整流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组，所述电抗器是平波兼晶闸管控制电抗器型TCR相控电抗器，并且所述晶闸管整流器和电抗器都是可拆分结构，通过在各个可拆分结构之间设置隔离开关，通过对线路刀闸的操作，对所述晶闸管整流器和电抗器进行拆分重组，构成不同的拓扑结构，从而在直流融冰和静止无功补偿SVC之间进行切换。
其中，当该装置的运行模式为静止无功补偿SVC时，通过改变所述隔离开关的开合，每两个电抗器串联在晶闸管的两侧，构成晶闸管控制电抗器型TCR相控电抗器，这样六只电抗器和直流系统隔离开，接入静止无功补偿SVC交流系统电源A、B、C及阀V1、V2、V3，构成晶闸管控制电抗器TCR结构，单相阀两侧分别串联两只电抗器，三相接成角形，可通过改变晶闸管不同的导通角来调节静止无功补偿SVC的容量输出以满足系统调压和稳定控制的需要。
其中，当该装置的运行模式为直流融冰时，六只电抗器和静止无功补偿SVC交流系统的电源A、B、C及阀V1、V2、V3隔离开，每三只电抗器并联构成一个平波电抗器组，一共两组，其中一组一侧为直流输入正极IN1，另一组一侧为直流输入正极IN2，两组另一侧并联后为直流输出正极0U，从而适应不同的融冰整流电路，晶闸管通过隔离开关开合被连成两台6脉动整流桥并联结构，每台均有直流输出正、负极各一个，两台整流桥的正极(或负极)别经IN1、IN2和两组平波电抗器组串联，再经0U并联后成为总的直流输出正极(或负极)，两台整流桥的负极(也可是正极)并联后成为总的直流输出负极(或正极)，作为直流融冰模式运行的主要变流设备，为覆冰线路提供直流融冰电流，至少两台整流桥并联可实现大电流输出，满足融冰模式的需要，并且可控制系统在线路融冰过程中通过改变晶闸管阀的触发角来调节线路直流电流，从而可适用于不同电压等级、不同参数、不同长度的导线。
可重构静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置的工作模式主要取决于气候环境条件，经断路器、隔离开关的适当切换可变更为所需要的模式。一般只有在天气恶劣的寒冬、导线浮冰较为严重时才工作在直流融冰模式，其他时间均工作在静止无功补偿(SVC)模式，提高了综合经济性。两种工作模式的重构是通过晶闸管阀组的串并联转换和平波兼TCR相控电抗器的串并联转换实现。
本发明的可重构静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置一次设备主要由整流变压器、晶闸管整流器(兼TCR阀组)、电抗器(平波兼TCR相控电抗器)、交、直流滤波器以及隔离开关、氧化锌避雷器等组成。其中的晶闸管整流器(兼TCR阀组)为可拆分结构，平波兼TCR相控电抗器为可拆分结构，通过之间设置隔离开关，对元件进行组合与重构，形成不同拓扑，灵活用于整流和SVC。
本发明技术方案的有益效果是：通过刀闸操作，对晶闸管整流器(兼TCR阀组)、平波兼TCR相控电抗器拆分重组，构成不同拓扑结构，满足灾害气候直流融冰和其它时间做为SVC进行无功补偿、系统调压和稳定控制需要，具有明显的经济性。
附图说明
图1是本发明的可重构静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置的主电路示意图；
图2是重构成的静止无功补偿(SVC)模式的电路示意图。
具体实施方式
主电路如图1所示。直流融冰模式下，经两台换流变连接到两组整流器组
运行模式为直流融冰时，拉开S1-S6、GS1-GS4，合上S1-S7、GZ1-GZ4，采用两台(或多台)6脉动整流桥并联结构，其中晶闸管整流器作为直流融冰模式运行的主要变流设备，为覆冰线路提供直流融冰电流，两台(或多台)整流桥并联可实现大电流输出，满足融冰需要。例如，如每台整流桥输出3000A直流电流，两台并联即输出6000A电流，可满足目前国内输电线路融冰需要，多台并联可输出更大电流。控制系统在线路融冰过程中通过改变晶闸管阀的触发角来调节线路直流电流，可适用于不同电压等级、不同参数、不同长度的导线。六只电抗器通过刀闸操作，每三只并联作为平波电抗器接在每台整流桥直流输出端，然后再汇总并联输出。采用六只电抗器是为了在SVC模式下拆分成相控电抗器。直流输出端并联直流滤波器滤除工频分量，交流滤波器滤除注入交流系统谐波并补偿无功。
运行模式重构为静止无功补偿SVC时，经过对刀闸操作，合上S1-S6、GS1-GS4，拉开S1-S7、GZ1-GZ4，将两个6脉动整流桥串联作为SVC的TCR阀组，六只电抗器分别串联在阀组两端，控制系统通过改变晶闸管不同的导通角来调节SVC的容量输出以满足系统调压和稳定控制需要。其等效静止无功补偿SVC模式的主电路如图2所示，单相阀两侧分别串联两只电抗器，三相接成角形。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (3)
1、一种静止无功补偿(SVC)兼直流融冰的可重构装置，其特征在于一次设备主要包括整流变压器、晶闸管整流器、电抗器、交直流滤波器以及隔离开关、氧化锌避雷器等组成，其中所述晶闸管整流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组，所述电抗器是平波兼晶闸管控制电抗器型TCR相控电抗器，并且所述晶闸管整流器和电抗器都是可拆分结构，通过在各个可拆分结构之间设置隔离开关，通过对线路刀闸的操作，对所述晶闸管整流器和电抗器进行拆分重组，构成不同的拓扑结构，从而在直流融冰和静止无功补偿SVC之间进行切换。
2、如权利要求1所述的可重构装置，其特征在于当该装置的运行模式为静止无功补偿SVC时，通过改变所述隔离开关的开合，每两个电抗器串联在晶闸管的两侧，构成晶闸管控制电抗器型TCR相控电抗器，这样六只电抗器和直流系统隔离开，接入静止无功补偿SVC交流系统电源A、B、C及阀V1、V2、V3，构成晶闸管控制电抗器TCR结构，单相阀两侧分别串联两只电抗器，三相接成角形，可通过改变晶闸管不同的导通角来调节静止无功补偿SVC的容量输出以满足系统调压和稳定控制的需要。
3、如权利要求1所述的可重构装置，其特征在于当该装置的运行模式为直流融冰时，六只电抗器和静止无功补偿SVC交流系统的电源A、B、C及阀V1、V2、V3隔离开，每三只电抗器并联构成一个平波电抗器组，一共两组，其中一组一侧为直流输入正极IN1，另一组一侧为直流输入正极IN2，两组另一侧并联后为直流输出正极OU，从而适应不同的融冰整流电路，晶闸管通过隔离开关开合被连成两台6脉动整流桥，每台均有直流输出正、负极各一个，两台整流桥的正极(也可是负极)别经IN1、IN2和两组平波电抗器组串联，再经OU并联后成为总的直流输出正极(或负极)，两台整流桥的负极(或正极)并联后成为总的直流输出负极(或正极)，作为直流融冰模式运行的主要变流设备，为覆冰线路提供直流融冰电流，至少两台整流桥并联可实现大电流输出，满足融冰模式的需要，并且可控制系统在线路融冰过程中通过改变晶闸管阀的触发角来调节线路直流电流，从而可适用于不同电压等级、不同参数、不同长度的导线。
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