CN104078910A - 一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，所述装置由输入高压开关柜（1）、多绕组移相降压变压器（2）和变流器柜（3）组成。输入高压开关柜的输出端连接多绕组移相降压变压器的输入端；多绕组移相降压变压器的输出端连接变流器柜。输入高压开关柜是所述装置与供电网的接口，多绕组移相降压变压器用作电压匹配，变流器柜包含若干个二极管不控整流器单元，每个单元的输入部分通过断路器与多绕组降压变压器的一个输出绕组相连，各单元直流输出部分直接串联成高压输出；输出的直流电压大小可通过改变单元的串连数量，用分合各单元的输入断路器进行挡位调节，融冰时，输出的直流电压施加在结冰电网上，利用大电流使架空线发热实现融冰。
Description
技术领域
本发涉及一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，属电网维护技术领域。
背景技术
2008年初发生的低温雨雪冰冻灾害，导致南方电网区域的大部分地区电网设施遭受到严重破坏，西电东送也受到严重影响。为提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，南方电网启动了“直流融冰装置样机研制”项目，开启了国内该领域的先河。随着环境的恶化，极端恶劣天气时有发生，研发一种简单实用又经济的直流融冰装置仍很有现实意义。
由长沙理工大学电气与信息工程学院研究的不可控12脉波整流的输电线路直流融冰装置。采用系统10KV侧作为融冰电源，经整流变压器降压，再由不可控12脉波整流器整流，输出直流电流施加于覆冰线路，使其发热实现线路冰块的脱落。整流变压器原边角接，副边一个绕组星接，一个绕组角接，星形侧和三角形侧对应的相位错开30°。
传统的12脉波整流电路，虽然实现了消除谐波，但是不能很好地实现对称。采用三角形延长移相变压器的多相整流电路，则较好地解决了这个问题，而且调压方便。
对于多相整流电路，以m个相位相差π/3m 的三相桥式整流电路可以构成6m 相整流电路，其网侧仅含6m±1 次谐波，并且网侧输入电流的各次谐波有效值与其次数成反比。相数越多，可以消除的谐波次数就越多，THD也越低，但这是以变压器的结构和设计更加复杂为代价的。
对于谐波含量有更高要求的系统来说，24脉波整流电路更有优势，该融冰装置可以更好地滤除电网侧谐波。
发明内容
本发明的目的是，根据传统的12脉波整流电路直流融冰装置存在的问题，本发明提出一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置。
本发明的技术方案是，本发明一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置由输入高压开关柜、多绕组移相降压变压器和变流器柜组成。输入高压开关柜的输出端连接多绕组移相降压变压器的输入端；多绕组移相降压变压器的输出端连接变流器柜。
所述输入高压开关柜是本发明装置与供电网的接口，多绕组移相降压变压器用作电压匹配，变流器柜包含若干个二极管不控整流器单元，每个单元的输入部分通过断路器与多绕组降压变压器的一个输出绕组相连，各单元直流输出部分直接串联成高压输出。直流电压大小可通过改变单元的串连数量，用分合各单元的输入断路器进行挡位调节，融冰时，输出的直流电压施加在结冰电网上，利用大电流使架空线发热的原理实现融冰。
本发明多绕组移相变压器通过合理的设置变压器的移相角，有效地抑制了电网的谐波电流。
所述变流器柜每个二极管不控整流器单元经断路器分别接变压器次边一个三相绕组，通过分合断路器来进行直流电压的挡位调节，从而调节融冰电流的大小。
所述多绕组移相降压变压器副边绕组采用移相方式。不可控整流单元U1接入，与变压器第1个绕组形成回路，为6脉波二极管整流；不可控整流单元U1、U2接入，分别与变压器第1、第2个绕组连通，为12脉波二极管整流；不可控整流单元U1、U2、U3接入，分别与变压器第1、第2、第3个绕组连通，滤波效果可比12脉波整流效果好些；不可控整流单元U1,U2，U3，U4接入，分别与变压器第1、第2、第3、第4个绕组连通，为24脉波二极管整流。
本发明的有益效果是，本发明系统简单，整流器均由不可控二极管构成，可承受的电压和功率较大，通过多个整流桥的并联实现输出电压的调整，操作简单，安全，融冰范围大大增加。多绕组移相降压变压器在本发明装置中的合理运用，能高效经济地滤除电网侧谐波含量。本发明操作维护性强，采用单元化的设计，单个整流单元出现故障不影响整个设备的使用；本发明实用性强，满足客户不同需求，可对变电站中所有不同电压等级的线路进行融冰工作。进行融冰时，根据架空线的截面积和长度确定变流器的输出直流电压值，从而确定串联的整流器的数量。
本发明适用于变电站中不同电压等级的线路融冰。
附图说明
图1为系统主电路拓扑结构图；
图2为多绕组移相降压变压器原理图；
图3为不可控整流单元（U1）电路图；
其中，1是输入高压开关柜；2是多绕组移相降压变压器TM1；3是变流器柜；4是输入电网；5是架空线；UA1、UB1、UC为二极管。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置由输入高压开关柜1、多绕组移相降压变压器2和变流器柜3组成。输入高压开关柜1的输出端连接多绕组移相降压变压器2的输入端；多绕组移相降压变压器2的输出端连接变流器柜3。
图1为本实施例的主电路拓扑结构图。高压开关柜1的高压断路器QF连接于输入电网4，利用QF的分合闸可实现设备远程分/合闸。QF的输出接多绕组移相降压变压器2的原边；多绕组移相降压变压器2作电压匹配用，将输入的高压降到低压，多绕组移相降压变压器2的二次绕组输出接变流器柜3的不可控整流单元。单个不可控整流单元，如图3所示。通过断路器，一端连接多绕组移相变压器2的副边一个绕组，另一端串连二极管整流，输出直流电压DC+，DC-。然后把多个不控整流单元的输出电压一一串连起来，最终的输出直流电压即为加在架空线的电压。
本实施例多绕组移相变压器2是本拓扑结构的核心，如图2所示。多绕组移相变压器采用延边三角形移相的方式，原边采用角接或星接方式，副边绕组采用三角形延边移相方式，第一个绕组0°，第二绕组移相30°，第三绕组移相15°，第4绕组移相45°；第5,6,7,8绕组与第1,2,3,4绕组移相方式相同，以此类推。
Claims (4)
1.一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，其特征在于，所述装置由输入高压开关柜、多绕组移相降压变压器和变流器柜组成；输入高压开关柜的输出端连接多绕组移相降压变压器的输入端；多绕组移相降压变压器的输出端连接变流器柜；
所述输入高压开关柜是所述装置与供电网的接口，所述多绕组移相降压变压器用作电压匹配，所述变流器柜包含若干个二极管不控整流器单元，每个单元的输入部分通过断路器与多绕组降压变压器的一个输出绕组相连，各单元直流输出部分直接串联成高压输出；输出的直流电压大小可通过改变单元的串连数量，用分合各单元的输入接触器进行挡位调节，融冰时，输出的直流电压施加在结冰电网上，利用大电流使架空线发热实现融冰。
2.根据权利要求1所述的一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，其特征在于，所述变流器柜每个二极管不控整流器单元经断路器分别接变压器次边一个三相绕组，通过分合断路器来进行直流电压的挡位调节，从而调节融冰电流的大小。
3.根据权利要求1所述的一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，其特征在于，所述多绕组移相变压器通过合理的设置变压器的移相角，有效地抑制了电网的谐波电流；
所述多绕组移相降压变压器副边绕组采用移相方式为：不可控整流单元U1接入，与变压器第1个绕组形成回路，为6脉波二极管整流；不可控整流单元U1、U2接入，分别与变压器第1、第2个绕组连通，为12脉波二极管整流；不可控整流单元U1、U2、U3接入，分别与变压器第1、第2、第3个绕组连通，滤波效果可比12脉波整流效果好些；不可控整流单元U1,U2，U3，U4接入，分别与变压器第1、第2、第3、第4个绕组连通，为24脉波二极管整流。
4.根据权利要求1所述的一种基于移相变压器的不可控24脉波整流直流融冰装置，其特征在于，所述多绕组移相变压器采用延边三角形移相的方式，原边采用角接或星接方式，副边绕组采用三角形延边移相方式，第一个绕组0°，第二绕组移相30°，第三绕组移相15°，第4绕组移相45°；第5,6,7,8绕组与第1,2,3,4绕组移相方式相同，以此类推。
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