CN102368614A - 一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置及实现方法 - Google Patents

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段昊
徐桂芝
贾跟卯
张晓薇
黄小梅
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Abstract

本发明为一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置及实现方法，一次设备主要包括晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关和避雷器。通过刀闸操作，构成不同的拓扑结构，实现其在直流融冰功能和静止无功补偿SVC功能之间进行切换，解决大电流、高电压、大容量直流融冰装置问题和系统无功补偿问题。本发明装置简单、可靠、紧凑，可实现全部移动，且各集装箱在移动时不需要拆卸设备，实现整箱移动，而且本发明无需采用换流变压器，节省投资，减少损耗，降低噪音，且大大减少换流变后期运行维护工作量。

Description

一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置及实现方法
技术领域：
本发明涉及电力电子半导体器件晶闸管应用技术领域，具体涉及一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置及实现方法。
背景技术：
2008年初，中国南方地区发生了大规模的严重雨雪冰冻灾害天气，导致电力设施遭到严重损坏，给电网造成巨大的损失，局部地区电网甚至遭受到毁灭性打击。经研究表明，直流融冰技术是一种可实现大电流，长线路融冰的有效方法。但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。静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置，可以通过适当的结构重组，兼顾静态无功补偿和直流融冰功能。常规SVC兼直流融冰装置为实现不同的功能需要包括换流变压器或专用的换相电抗器和相控电抗器，导致投资大，经济性差。在某些出线长度变化不大的变电站内，可以通过合理的设计电抗器的参数，使该电抗器在SVC方式下作为相控电抗器使用，在直流融冰方式下作为换相电抗器使用，这样就可以不加入换流变压器，大大减少了SVC兼直流融冰装置的投资。使用可移动SVC兼直流融冰装置可以满足不同站内无功及融冰需求，经济性更好。但由于空心电抗器体积较大且漏磁大，造成装置整体移动困难。
发明内容：
针对上述技术的不足，本发明提供一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置及实现方法，具有可移动性，并且在直流融冰功能和静止无功补偿SVC功能之间进行切换，解决大电流、高电压、大容量直流融冰装置问题和系统无功补偿问题。
本发明提供的一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置，其改进之处在于，所述装置的一次侧包括晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关(Gz1、Gz2、Gz3、Gs1、Gsa、Gsb、Gsc)和避雷器；其中所述晶闸管换流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组；所述铁芯电抗器作为换相电抗器或作为晶闸管控制电抗器型TCR的相控电抗器；所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器都是可拆分结构，通过在所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器之间设置隔离开关，操作线路刀闸，对所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器进行拆分重组，从而构成不同的拓扑结构。
本发明提供的第一优选方案的装置，其改进之处在于，在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的正极和地之间设置避雷器A2；在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的负极和地之间设置避雷器A3；在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的正极和负极之间设置避雷器A1。
本发明提供的第二优选方案的装置，其改进之处在于，在交流电网和直流输出端均设置滤波器。
本发明提供的第三优选方案的装置，其改进之处在于，所述铁芯电抗器为三相一体式铁芯电抗器。
本发明提供的较优选方案的装置，其改进之处在于，所述滤波器、晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关和避雷器安装在集装箱内，实现所述装置的整体可移动。
本发明基于另一目的提供的一种基于上述装置的实现方法，其改进之处在于，所述隔离开关Gz1、Gz2、Gz3、Gs1、Gsa、Gsb和Gsc均断开的情况下，所述实现方法包括如下步骤：
(1)闭合隔离开关Gz1、Gz2、Gz3，隔离开关Gs1、Gsa、Gsb、Gsc保持断开的状态；装置处于直流融冰运行模式；
(2)断开隔离开关Gz1、Gz2、Gz3，闭合隔离开关Gs1、Gsa、Gsb、Gsc，装置处于静止无功补偿运行模式。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1.晶闸管整流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组，一套三相一体式铁芯电抗器在SVC方式下作为相控电抗器使用，在直流融冰方式下作为换相电抗器使用，无需加入整流变压器或专用的换相电抗器，大大提高了设备的使用率，节省设备投资及移动式直流融冰装置的安装空间。
2.静止无功补偿(SVC)兼直流融冰装置使用三相一体式铁芯式电抗器，克服了空心电抗器漏磁大，不利于环保；体积大，不适合移动的缺点。通过合理的布置，将晶闸管整流器、水冷设备、控制系统、电抗器、交流滤波器以及隔离开关、氧化锌避雷器集中安装与集装箱内，实现装置的整体可移动。
3.整套移动式直流融冰兼SVC装置简单、可靠、紧凑，可实现全部移动，且各集装箱在移动时不需要拆卸设备，实现整箱移动。
4.该移动式直流融冰兼SVC装置的所有电抗器均采用铁芯电抗器，体积小，可安装于集装箱内，移动方便快捷。
5.可以根据需要移动至需要融冰的变电站，对覆冰线路进行融冰。
6.可以根据需要移动至需要SVC装置的变电站，发挥静止无功补偿作用。
7.无需采用换流变压器，节省投资，减少损耗，降低噪音，且大大减少换流变后期运行维护工作量。
8.本装置实现其在直流融冰功能和静止无功补偿SVC功能之间进行切换，解决大电流、高电压、大容量直流融冰装置问题和系统无功补偿问题。
附图说明
图1为本发明提供的静止无功补偿兼直流融冰装置的电路图。
图2为本发明提供的重构静止无功补偿(SVC)模式的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例的装置的一次侧包括晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关和避雷器；其中晶闸管换流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组，铁芯电抗器可以在直流融冰模式下作为换相电抗器，在静止无功补偿工作模式下作为晶闸管控制电抗器型TCR的相控电抗器，并且晶闸管换流器和铁芯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，顺序操作线路刀闸，对晶闸管换流器和铁芯电抗器进行拆分重组，从而构成不同的拓扑结构。其中，铁芯电抗器为三相一体式铁芯电抗器；避雷器为氧化锌避雷器。
为了保护装置在晶闸管换流器整流后直流输出端的正极和地之间设置避雷器A2；在所述晶闸管换流器整流后直流输出端的负极和地之间设置避雷器A3；在所述晶闸管换流器整流后直流输出端的正极和负极之间设置避雷器A1。
为了减小电压，在所述晶闸管换流器整流后直流输出端的正极和负极之间设置电压互感器(DPT1、DPT2)，且所述电压互感器(DPT1、DPT2)之间的连线接地。
为了减少或消除谐波，在交流电网和直流输出端均设置滤波器。
本实施例的装置均安装在集装箱内，实现所述装置的整体可移动。
如图1所示，闭合隔离开关Gz1、Gz2和Gz3，断开隔离开关Gs1、Gsa、Gsb和Gsc保持断开的状态，装置处于直流融冰运行模式。Bk1a和Bk2a、Bk1b和Bk2b、Bk1c和Bk2c相控电抗器两两并联作为换相电抗器。三相交流电压a、b和c三相输出正向电压和反向电压。正向电压经过相控电抗器Bk1a、Bk2a、Bk1b、Bk2b、Bk1c和Bk2c后从晶闸管换流器的阀V1、V3和V5输出，再经隔离开关Gz3输出(图1中的+极)。同理，反向电压经过阀V2、V4、V6和隔离开关Gz2从负极(图1中的-极)输出。作为直流融冰模式运行的主要换流设备，直流输出的正负极间连接需融冰的线路，为覆冰线路提供直流融冰电流。
断开隔离开关Gz1、Gz2和Gz3，闭合隔离开关Gs1、Gsa、Gsb和Gsc，装置处于静止无功补偿运行模式。此时Bk1a和Bk2a、Bk1b和Bk2b、Bk1c和Bk2c每两个电抗器分别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。这样六只电抗器接入静止无功补偿SVC交流系统电压A、B和C三相及阀，构成晶闸管控制电抗器TCR结构，每个阀体(V1和V4构成一个阀体；V2和V5构成一个阀体；V3和V6构成一个阀体)两侧分别串联两只电抗器，三相接成角形，如图2所示。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。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (6)

1.一种可移动静止无功补偿兼直流融冰装置，其特征在于，所述装置的一次侧包括晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关(Gz1、Gz2、Gz3、Gs1、Gsa、Gsb、Gsc)和避雷器；其中所述晶闸管换流器兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组；所述铁芯电抗器作为换相电抗器或作为晶闸管控制电抗器型TCR的相控电抗器；所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器都是可拆分结构，通过在所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器之间设置隔离开关，操作线路刀闸，对所述晶闸管换流器和所述铁芯电抗器进行拆分重组，从而构成不同的拓扑结构。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的正极和地之间设置避雷器A2；在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的负极和地之间设置避雷器A3；在所述晶闸管换流器整流后的直流输出端的正极和负极之间设置避雷器A1。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在交流电网和直流输出端均设置滤波器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁芯电抗器为三相一体式铁芯电抗器。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述滤波器、晶闸管换流器、铁芯电抗器、隔离开关和避雷器安装在集装箱内，实现所述装置的整体可移动。
6.一种基于权利要求1所述装置的实现方法，其特征在于，所述隔离开关(Gz1、Gz2、Gz3、Gs1、Gsa、Gsb、Gsc)均断开的情况下，所述实现方法包括如下步骤：
(1)闭合隔离开关(Gz1、Gz2、Gz3)，隔离开关(Gs1、Gsa、Gsb、Gsc)保持断开的状态，所述装置处于直流融冰运行模式；
(2)断开隔离开关(Gz1、Gz2、Gz3)，闭合隔离开关(Gs1、Gsa、Gsb、Gsc)，所述装置处于静止无功补偿运行模式。
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