CN103490649B - 可重复使用的直流融冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种可重复使用的直流融冰装置，由第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）、第一不可控整流器（3）、第二不可控整流器（4）、第一三绕组整流变压器（5）、第二三绕组整流变压器（6）、第一单相隔离开关（7）、第二单相隔离开关（8）、第三单相隔离开关（9）及三相断路器（10）连接组成。本装置：1）直流融冰模式时电压可连续调节；输电线路未覆冰时可工作在电能质量调节模式，改善电能质量。提高利用率。2）成本大幅降低。3）能满足不同长度、不同电流输电线路的融冰需求。4）具有成本低、性能高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种融冰装置，尤其涉及一种可重复使用的直流融冰装置。
背景技术
电网线路覆冰对电网的安全稳定运行带来严重威胁。造成倒塔断线、大面积停电，部分电网甚至陷入瘫痪。因此，近年来电网冰灾防治成为电力行业研究的重点。
交流短路融冰技术存在融冰电源所需容量大、对系统的无功需求大、线路阻抗难以匹配等不足。直流短路融冰技术是当前抵抗电网线路覆冰的最有效手段。由于线路电感的直流阻抗可忽略，直流短路融冰电源所需容量较交流短路融冰电源要小得多，使得直流短路融冰技术更容易在实际中实施。直流短路融冰的核心技术是直流融冰电源的研制。直流融冰电源通过交流电源整流得到。直流融冰电源整流拓扑目前主要有二极管不可控整流、基于晶闸管的半控整流、基于IGBT（英文“Insulated Gate Bipolar Transistor”的缩写，中文译文为“绝缘栅双极型晶体管”。）的全控整流三种模式。二极管不可控整流具有结构简单、不需要控制装置、开关器具损耗小、造价低等优点，但其输出电压调节能力有限，且只在冰灾中才启动运行，利用率低；基于晶闸管的不可控整流可以通过改变晶闸管触发角调节整流输出电压，但装置产生的谐波较大，且功率因数较低。基于IGBT的全控整流装置能实现输出电压平滑调节，并且能够实现无谐波、高功率因数整流，装置性能优越；但此种结构的大容量融冰装置造价昂贵。因此，急需低成本、性能更优越的直流融冰装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提供一种可重复使用的直流融冰装置。该装置能低成本实现直流融冰装置输出直流电压的平滑连续调节，并可重复使用，甚至还可在输电线路未覆冰时作为电能质量调节器使用，用以支撑电网线路电压和抑制谐波。
本发明的技术方案是，所提供的可重复使用的直流融冰装置，参见附图1，该装置由第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2、第一不可控整流器3、第二不可控整流器4、第一三绕组整流变压器5、第二三绕组整流变压器6、第一单相隔离开关7、第二单相隔离开关8、第三单相隔离开关9及三相断路器10连接组成。
其中，所述第一全控型脉宽调制整流器1的三相输入端连接第一三绕组整流变压器5的二次侧星形绕组；所述第二全控型脉宽调制整流器2的三相输入端连接第一三绕组整流变压器5的二次侧三角形绕组；所述第一全控型脉宽调制整流器1的直流侧负极端连接第二全控型脉宽调制整流器2的直流侧正极端；所述第一不可控整流器3的三相输入侧端连接第二三绕组整流变压器6的二次侧星形绕组端；所述第二不可控整流器4的三相输入侧端连接第二三绕组整流变压器6的二次侧三角形绕组端；所述第一不可控整流器3的直流侧负极端连接第二不可控整流器4的直流侧正极端；所述第二三绕组整流变压器6的一次侧通过三相断路器10与第一三绕组整流变压器5的一次侧并联并在使用时接入电网。
此外，所述第二全控型脉宽调制整流器2的直流侧负极端通过第一单相隔离开关7连接第一不可控整流器3的直流侧正极端；所述第一全控型脉宽调制整流器1的直流侧正极端连接第二单相隔离开关8的一端；所述第二不可控整流器4的直流侧负极端连接第三单相隔离开关9的一端；所述第二单相隔离开关8的另一端和所述第三单相隔离开关9的另一端使用时分别连接外设待融冰输电线路。
由此构成的本发明的可重复使用的直流融冰装置使用时，有两种工作模式：当第一单相隔离开关7、第二单相隔离开关8、第三单相隔离开关9和三相断路器10均处于闭合状态时，本装置工作在直流融冰模式；当第一单相隔离开关7、第二单相隔离开关8、第三单相隔离开关9和三相断路器10均处于断开状态时，本装置工作在电能质量调节模式。
本发明的有益效果是：
1）本发明工作在直流融冰模式时，部件全控型脉宽调制整流器的直流输出电压可连续调节，从而使本可重复使用的直流融冰装置的总直流输出电压亦可连续调节。同时全控型脉宽调制整流器可对不可控整流器产生的谐波电流进行抑制；并且在输电线路未覆冰时，本发明可工作在电能质量调节模式，部件全控型脉宽调制整流器作为电能质量调节器运行，用以改善电网的电能质量。与传统的不可控整流融冰装置相比，提高了利用率。
2）不可控整流器的容量比重较大，与同容量的全控型脉宽调制整流器融冰装置相比，成本得到大幅降低。
3）本装置的直流输出电压可调，能够满足不同长度、不同电流的输电线路的直流融冰需求。
4）低成本实现融冰装置直流输出电压的连续调节，与传统融冰装置相比具有成本低、性能高的优势。
附图说明
图1为本发明可重复使用的直流融冰装置一个具体实施例的电路图，图中标号为：
1——第一全控型脉宽调制整流器，
2——第二全控型脉宽调制整流器，
3——第一不可控整流器，
4——第二不可控整流器，
5——第一三绕组整流变压器，
6——第二三绕组整流变压器，
7——第一单相隔离开关，
8——第二单相隔离开关，
9——第三单相隔离开关，
10——三相断路器。
图2为图1所示可重复使用的直流融冰装置的谐波补偿原理参考图。
具体实施方式
参见附图1，图1所示为本发明可重复使用的直流融冰装置的一个实施例。连接组成该实施例的第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2采用市售中国安徽阳光电源股份有限公司生产的SG1000TS-MV型整流器。第一不可控整流器3、第二不可控整流器4采用中国湖南省湘电试研技术有限公司生产的ZZR-8型整流器。第一三绕组整流变压器5、第二三绕组整流变压器6采用中国特变电工衡阳变压器有限公司电气分公司研制的ZSS-20M/10型三绕组整流变压器。第一单相隔离开关7、第二单相隔离开关8、第三单相隔离开关9采用中国浙江东高电气有限公司生产的GWDCD1-12型单相隔离开关。三相断路器10采用陕西高开电气设备有限公司生产的ZW6型三相断路器。所述第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2、第一不可控整流器3、第二不可控整流器4、第一三绕组整流变压器5、第二三绕组整流变压器6、第一单相隔离开关7、第二单相隔离开关8、第三单相隔离开关9及三相断路器10按上述技术方案参照附图1所示连接方式连接。即所述第一全控型脉宽调制整流器1的三相输入端接第一三绕组整流变压器5的二次侧星形绕组；第二全控型脉宽调制整流器2的三相输入端接第一三绕组整流变压器5的二次侧三角形绕组；第一全控型脉宽调制整流器1的直流侧负极端接第二全控型脉宽调制整流器2的直流侧正极端；第一不可控整流器3的三相输入侧端接第二三绕组整流变压器6的二次侧星形绕组端；第二不可控整流器4的三相输入侧端接第二三绕组整流变压器6的二次侧三角形绕组端；第一不可控整流器3的直流侧负极端接第二不可控整流器4的直流侧正极端；第二三绕组整流变压器6的一次侧通过三相断路器10与第一三绕组整流变压器5的一次侧并联并在使用时接入电网。
而第二全控型脉宽调制整流器2的直流侧负极端通过第一单相隔离开关7接第一不可控整流器3的直流侧正极端；第一全控型脉宽调制整流器1的直流侧正极端接第二单相隔离开关8的一端；第二不可控整流器4的直流侧负极端接第三单相隔离开关9的一端；第二单相隔离开关8的另一端和第三单相隔离开关9的另一端使用时分别连接外设待融冰输电线路。
由以上构成的本发明可重复使用的直流融冰装置的该实施例工作在直流融冰模式时，通过合适控制第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2的开关器件触发脉冲占宽比，使得第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2的直流侧电压维持在一个合适值；第一不可控整流器3和第二不可控整流器4的直流侧电压自然维持在一个稳定值。第一全控型脉宽调制整流器1、第二全控型脉宽调制整流器2、第一不可控整流器3和第二不可控整流器4的直流侧电压之和为线路提供直流融冰电压，达到融冰目的。此外，第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2还可以发出相应的谐波电流，补偿第一不可控整流器3和第二不可控整流器4产生的谐波电流。
而在电能质量调节模式时，通过合适控制第一全控型脉宽调制整流器1和第二全控型脉宽调制整流器2的开关器件触发脉冲占宽比，可以发出相应的谐波电流和无功电流，抑制电网谐波和补偿无功。
由于本装置使用的整流器的成本较全控型脉宽调制整流器的成本节约了一半以上费用。故本装置与传统的高性能全控型直流融冰装置相比较，尽管成本大幅降低，其输出电压连续调节的优越性能却丝毫没有降低。
Claims (1)
1.一种可重复使用的直流融冰装置，其特征在于，该装置由第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）、第一不可控整流器（3）、第二不可控整流器（4）、第一三绕组整流变压器（5）、第二三绕组整流变压器（6）、第一单相隔离开关（7）、第二单相隔离开关（8）、第三单相隔离开关（9）及三相断路器（10）连接组成，其中，所述第一全控型脉宽调制整流器（1）的三相输入端连接第一三绕组整流变压器（5）的二次侧星形绕组；所述第二全控型脉宽调制整流器（2）的三相输入端连接第一三绕组整流变压器（5）的二次侧三角形绕组；所述第一全控型脉宽调制整流器（1）的直流侧负极端连接第二全控型脉宽调制整流器（2）的直流侧正极端；所述第一不可控整流器（3）的三相输入侧端连接第二三绕组整流变压器（6）的二次侧星形绕组端；所述第二不可控整流器（4）的三相输入侧端连接第二三绕组整流变压器（6）的二次侧三角形绕组端；所述第一不可控整流器（3）的直流侧负极端连接第二不可控整流器（4）的直流侧正极端；所述第二三绕组整流变压器（6）的一次侧通过三相断路器（10）与第一三绕组整流变压器（5）的一次侧并联并在使用时接入电网，此外，所述第二全控型脉宽调制整流器（2）的直流侧负极端通过第一单相隔离开关（7）连接第一不可控整流器（3）的直流侧正极端；所述第一全控型脉宽调制整流器（1）的直流侧正极端连接第二单相隔离开关（8）的一端；所述第二不可控整流器（4）的直流侧负极端连接第三单相隔离开关（9）的一端；所述第二单相隔离开关（8）的另一端和所述第三单相隔离开关（9）的另一端使用时分别连接外设待融冰输电线路；
当输电线路覆冰时，第一单相隔离开关（7）、第二单相隔离开关（8）、第三单相隔离开关（9）和三相断路器（10）均处于闭合状态，所述装置工作在直流融冰模式，通过控制第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）的开关器件触发脉冲占宽比，使得第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）的直流侧电压维持一个合适值，使得第一不可控整流器（3）和第二不可控整流器（4）的直流侧电压维持在一个稳定值；第一全控型脉宽调制整流器（1）、第二全控型脉宽调制整流器（2）、第一不可控整流器（3）和第二不可控整流器（4）的直流侧电压之和为线路提供直流融冰电压进行融冰；第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）还发出相应的谐波电流，补偿第一不可控整流器（3）和第二不可控整流器（4）产生的谐波电流；
当输电线路未覆冰时，第一单相隔离开关（7）、第二单相隔离开关（8）、第三单相隔离开关（9）和三相断路器（10）均处于断开状态，所述装置工作在电能质量调节模式，通过控制第一全控型脉宽调制整流器（1）和第二全控型脉宽调制整流器（2）的开关器件触发脉冲占宽比，发出相应的谐波电流和无功电流，抑制电网谐波和补偿无功。
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