CN103840416A - 一种直流融冰兼无功补偿装置及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种直流融冰兼无功补偿装置及实现方法，所述的直流融冰兼无功补偿装置的主回路包括：1个6脉动换流阀、2组电抗器、8个隔离开关。控制隔离开关分合可使装置在正常融冰模式时2组电抗器并联做为换相电抗器；在直流融冰零功率实验模式时1组电抗器做为负载电抗器、1组电抗器做为换相电抗器；在无功补偿模式时，2组电抗器串联做为相控电抗器。这种设置方法可以提高电抗器的利用率，同时可以降低电抗器的成本。
Description
技术领域
本发明属于电力系统及电力电子领域，特别涉及一种直流融冰兼无功补偿装置，及相应的实现方法。
背景技术
2008年我国南方地区发生了严重的冰冻灾害，给电力输电线路造成了巨大的破坏。直流融冰装置能够使输电线路流过直流电流引起其发热，从而有效的解决了输电线路的冰灾问题。
在直流融冰装置设计时，在无整流变压器的情况下，为了减少换相引起交流接入点电压畸变，需要在融冰装置交流侧设计换相电抗器。同时，为了实现输电线路不停电的情况下验证直流融冰装置的通流能力（零功率实验），需要设计专门的电抗器做为直流融冰装置的负载，这个电抗器称为负载电抗器。
融冰装置一般只在冬季线路结冰时才会使用，这样设备利用率不高。故在很多场合都将直流融冰装置设计成兼备静止无功补偿（SVC）的功能，在不融冰时以静止无功补偿的形式为交流系统提供动态无功支撑，调节系统电压，进而阻尼交流系统低频振荡，提高交流系统稳定极限和输送能力。在直流融冰转换为静止无功补偿装置时，需要将上文提到的平波电抗器和换相电抗器转换为静止无功补偿所需要的相控电抗器，
中电普瑞科技有限公司所申请专利201110281069.2中提出了一种直流融冰和静止无功补偿的装换方案，但这种方案不具备负载电抗器，无法实现零功率实验；中电普瑞科技有限公司所申请专利200910235793.4中提出了一种直流融冰和静止无功补偿的装换方案，这中方案不具备将负载电抗器转换为相控电抗器的功能，电抗器的设备利用率不高。
发明内容
本发明的主要目的在于提出了一种直流融冰兼无功补偿装置，可以实现直流融冰、直流融冰零功率实验、无功补偿三种功能。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种直流融冰兼无功补偿装置，所述直流融冰兼无功补偿装置的主回路包括1个6脉动换流阀、2组电抗器、8组隔离开关等；所述6脉动换流阀是由6个相同的晶闸管阀组组成，第一阀组的阳极和第二阀组的阴极连接；第三阀组的阳极和第四阀组的阴极连接；第五阀组的阳极和第六阀组的阴极连接；第二电抗器的一端、第一隔离开关的一端相连接入三相电网；第一隔离开关的另一端、第四隔离开关的一端、第一电抗器的一端相连形成公共端；第四隔离开关的另一端和第五隔离开关的一端相连做为直流融冰的正极输出；第一电抗器的另一端、第三隔离开关的一端、第二隔离开关的一端相连形成公共端；第二隔离开关的另一端、第一阀组阴极、第三阀组阴极、第五阀组阴极、第六隔离开关的一端、第五隔离开关的另一端、第七隔离开关的一端相连形成公共端；第六隔离开关的另一端三相短接；第二电抗器的另一端、第三隔离开关的另一端、第一阀组阳极、第三阀组阳极、第五阀组阳极、第二阀组阴极、第四阀组阴极、第六阀组阴极相连形成公共端；第二阀组阳极、第四阀组阳极、第六阀组阳极、第七隔离开关的另一端、第八隔离开关的一端相连形成公共端；第八隔离开关的另一端三相短接做为直流融冰的负极输出。
进一步地,当装置运行在正常融冰方式时，打开第二、第四、第六、第七隔离开关，闭合第一、第三、第五、第八隔离开关，使第一、第二电抗器并联后做为换相电抗器接入6脉动换流阀，满足直流融冰的需求。
进一步地,当装置运行在直流融冰的零功率实验方式时，打开第一、第三、第五、第七隔离开关，闭合第二、第四、第六、第八隔离开关，使第一电抗器做为负载电抗器、第二电抗器做为换相电抗器，满足零功率实验的需求。
进一步地，当装置运行在无功补偿模式时，打开第三、第四、第五、第六、第八隔离开关，闭合第一、第二、第七隔离开关，从而使第一电抗器、第二电抗器串联后做为相控电抗器串入反并联的阀组，组成无功补偿所需要的晶闸管控制电抗器TCR，实现无功补偿功能。
采用上述方案后，本发明中装置的正常直流融冰功能、直流融冰零功率实验功能、无功补偿功能只使用了两组电抗器，并且在正常直流融冰模式时两组电抗器并联做为换相电抗器，可以满足直流融冰所需的大电流。本发明可以提高电抗器的利用率，且可以降低电抗器的成本。
附图说明
图1是本发明中具有零功率实验功能的直流融冰兼无功补偿装置的主电路结构示意图；
图2是本发明中装置运行在正常融冰模式时的主电路结构示意图；
图3是本发明中装置运行在直流融冰零功率实验模式时的主电路结构示意图；
图4是本发明中装置运行在无功补偿模式时的主电路结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种具有零功率实验功能的直流融冰兼无功补偿装置及相应的设置方法。其具有两组电抗器，通过隔离开关实现电路拓扑结构的变化：在直流融冰模式时，两组电抗器并联后做为换相电抗器；在直流融冰零功率实验模式时，一组电抗器做为负载电抗器，一组电抗器做为换相电抗器；在无功补偿模式时，两组电抗器串联后做为相控电抗器。
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种具有零功率实验功能的直流融冰兼无功补偿装置主回路设置方法。
如图1所示，本发明的装置包括一个6脉动换流阀，换流阀由6个晶闸管阀组V1a、V1b、V1c、V2a、V2b、V2c组成，每一个晶闸管阀组通过串联不同数量的晶闸管以适应不同电压等级的需要；
还包括2组电抗器L1和L2，每组电抗器组均为三相电抗器，可以由三台单相电抗器组成，也可以由一台三相电抗器组成；
还包括8组隔离开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8，每组隔离开关均为三相隔离开关；
V1a阀组的阳极和V2a阀组的阴极连接；V1b阀组的阳极和V2b阀组的阴极连接；V1c阀组的阳极和V2c阀组的阴极连接。
L2电抗器的一端、Q1隔离开关的一端相连接入三相电网；Q1隔离开关的另一端、Q4隔离开关的一端、L1电抗器的一端相连形成公共端；Q4隔离开关的另一端和Q5隔离开关的一端相连做为直流融冰的正极输出；L1电抗器的另一端、Q3开关的一端、Q2开端的一端相连形成公共端；Q2隔离开关的另一端、V1a阀组阴极、V1b阀组阴极、V1c阀组阴极、Q6隔离开关的一端、Q5隔离开关的另一端、Q7隔离开关的一端相连形成公共端；Q6隔离开关的另一端三相短接；L2电抗器的另一端、Q3隔离开关的另一端、V1a阀组阳极、V1b阀组阳极、V1c阀组阳极、V2a阀组阴极、V2b阀组阴极、V2c阀组阴极相连形成公共端；V2a阀组阳极、V2b阀组阳极、V2c阀组阳极、Q7隔离开关的另一端、Q8隔离开关的一端相连形成公共端；Q8开关的另一端三相短接做为直流融冰的负极输出；
当装置运行在正常融冰方式时，如图2所示，打开Q2隔离开关、Q4隔离开关、Q6隔离开关、Q7隔离开关，闭合Q1隔离开关、Q3隔离开关、Q5隔离开关、Q8隔离开关，使L1电抗器、L2电抗器并联后做为换相电抗器接入6脉动换流阀组，从而使电抗器L1和L2共同分担交流侧的电流，可以满足较大电流的直流融冰。在这种运行方式下，控制系统通过改变晶闸管阀的触发角来调节换流阀的输出直流电压，可以使用于不同电压等级、线型和长度的导线、地线。
当装置运行在直流融冰的零功率实验方式时，如图3所示，打开Q1隔离开关、Q3隔离开关、Q5隔离开关、Q7隔离开关，闭合Q2隔离开关、Q4隔离开关、Q6隔离开关、Q8隔离开关，从而使L1电抗器做为负载电抗器、L2电抗器做为换相电抗器，可以满足在不停运线路的情况下验证装置的通流能力，实现融冰装置的零功率实验；
当装置运行在无功补偿模式时，如图3所示，打开Q3隔离开关、Q4隔离开关、Q5隔离开关、Q6隔离开关、Q8隔离开关，闭合Q1隔离开关、Q2隔离开关、Q7隔离开关，从而使L1电抗器、L2电抗器串联后做为相控电抗器串入反并联的阀组，组成无功补偿所需要的晶闸管控制电抗器TCR，这种运行方式下，控制系统通过控制晶闸管阀的导通角度来调节静止无功补偿SVC的输出无功功率，实现无功补偿功能。
上述8个隔离开关采用电动开关，控制系统通过远程控制控制隔离开关的打开、闭合，从而实现不同运行方式的切换。
以上方案实例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种直流融冰兼无功补偿装置，其特征在于：
所述直流融冰兼无功补偿装置的主回路包括1个6脉动换流阀、2组电抗器、8组隔离开关等；
所述6脉动换流阀是由6个相同的晶闸管阀组组成，第一阀组的阳极和第二阀组的阴极连接；第三阀组的阳极和第四阀组的阴极连接；第五阀组的阳极和第六阀组的阴极连接；
第二电抗器的一端、第一隔离开关的一端相连接入三相电网；第一隔离开关的另一端、第四隔离开关的一端、第一电抗器的一端相连形成公共端；第四隔离开关的另一端和第五隔离开关的一端相连做为直流融冰的正极输出；第一电抗器的另一端、第三隔离开关的一端、第二隔离开关的一端相连形成公共端；第二隔离开关的另一端、第一阀组阴极、第三阀组阴极、第五阀组阴极、第六隔离开关的一端、第五隔离开关的另一端、第七隔离开关的一端相连形成公共端；第六隔离开关的另一端三相短接；第二电抗器的另一端、第三隔离开关的另一端、第一阀组阳极、第三阀组阳极、第五阀组阳极、第二阀组阴极、第四阀组阴极、第六阀组阴极相连形成公共端；第二阀组阳极、第四阀组阳极、第六阀组阳极、第七隔离开关的另一端、第八隔离开关的一端相连形成公共端；第八隔离开关的另一端三相短接做为直流融冰的负极输出。
2.一种如权利要求1所述的直流融冰兼无功补偿装置的实现方法，其特征在于：
当装置运行在正常融冰方式时，打开第二、第四、第六、第七隔离开关，闭合第一、第三、第五、第八隔离开关，使第一、第二电抗器并联后做为换相电抗器接入6脉动换流阀，满足直流融冰的需求。
3.一种如权利要求1所述的直流融冰兼无功补偿装置的实现方法，其特征在于：
当装置运行在直流融冰的零功率实验方式时，打开第一、第三、第五、第七隔离开关，闭合第二、第四、第六、第八隔离开关，使第一电抗器做为负载电抗器、第二电抗器做为换相电抗器，满足零功率实验的需求。
4.一种如权利要求1所述的直流融冰兼无功补偿装置的实现方法，其特征在于：
当装置运行在无功补偿模式时，打开第三、第四、第五、第六、第八隔离开关，闭合第一、第二、第七隔离开关，从而使第一电抗器、第二电抗器串联后做为相控电抗器串入反并联的阀组，组成无功补偿所需要的晶闸管控制电抗器TCR，实现无功补偿功能。
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