CN104601013A - 一种直流融冰装置 - Google Patents

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刘红恩
盖振宇
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Abstract

本发明提供一种直流融冰装置，所述装置包括晶闸管整流阀、交流滤波器、电抗器、交直流交流汇流母线和控制保护系统；所述晶闸管整流阀通过电抗器连接至交流交流汇流母线，所述交流滤波器连接交流交流汇流母线，所述交流交流汇流母线连接变电站三绕组变压器的低压侧绕组，所述控制保护系统控制交流滤波器的投切和晶闸管整流阀的工作状态。本发明提供的直流融冰装置，实现了该装置的直流融冰功能，提高了整个装置的经济性和利用率，降低了成本。

Description

一种直流融冰装置
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种直流融冰装置。
背景技术
2008年初，我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。国内外研究表明，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。
我国华中、西南、华东地区的严重的雨雪冰冻灾害会造成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。为避免电网事故的重演，对超高压输电线路及配网线路进行除冰势在必行。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种直流融冰装置，实现了该装置的直流融冰功能，提高了整个装置的经济性和利用率，降低了成本。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种直流融冰装置，所述装置包括晶闸管整流阀、交流滤波器、电抗器、交流汇流母线和控制保护系统；所述晶闸管整流阀通过电抗器连接交流汇流母线，所述交流滤波器连接交流汇流母线，所述交流汇流母线连接三绕组变压器的低压侧绕组，所述控制保护系统控制交流滤波器的投切和晶闸管整流阀的工作状态；所述三绕组变压器的高压侧绕组通过高压母线连接交流电源。
所述电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和第二电抗器并联。
所述电抗器与交流汇流母线之间，以及交流滤波器与交流汇流母线之间均设有断路器和隔离开关。
所述晶闸管整流阀为六脉动晶闸管整流阀。
所述交流滤波器用于滤除在直流融冰的过程中六脉动晶闸管整流阀产生的特征谐波，并提供无功支撑；特征谐波包括5次谐波以及7次谐波。
所述装置在进行直流融冰时，所述电抗器作为换相电抗器连接六脉动晶闸管整流阀，由三绕组变压器供电，所述六脉动晶闸管整流阀以覆冰线路为负载输出直流电流，直流电流施加在覆冰线路上，产生热量使覆冰线路上覆冰融化。
在覆冰线路上覆冰融化的过程中，所述装置通过改变六脉动晶闸管整流阀中晶闸管阀的触发角调节覆冰线路上直流电流的大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)在不影响装置效果的情况下，省略了专用整流变压器，减少了装置整体占地面积，降低了噪声，降低了装置整体的投资，较大增强了装置整体的经济性；
2)在融冰和无功补偿两种模式下可实现设备、参数、控制系统全部兼容，包括电抗器、晶闸管阀组、水冷系统、滤波器支路、断路器、隔离开关及控制系统等设备完全通用；
3)可以避免由于使用专用整流变压器容量固定带来的融冰输出容量的受限问题，可以限制阀短路时的晶闸管阀的最大浪涌电流，可以优化晶闸管阀正常运行时触发角范围，保证整流阀组在最优工况下运行，提高装置运行的可靠性；
4)可以在省去直流测的平波电抗器的同时保证直流融冰电流不出现断续情况，提高了整套装置的经济性；
5)可以有效快速地利用换相电抗器兼相控电抗器的重构实现装置功能的变化，融冰和无功补偿的运行方式转换方便快速，节省了成本。
附图说明
图1是本发明实施例1中直流融冰装置原理图；
图2是本发明实施例2中无功补偿装置原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1，直流融冰装置包括晶闸管整流阀、交流滤波器、换相电抗器、交流汇流母线和控制保护系统；所述晶闸管整流阀通过换相电抗器连接交流汇流母线，所述交流滤波器连接交流汇流母线，所述交流汇流母线连接三绕组变压器的低压侧绕组，所述控制保护系统控制交流滤波器的投切和晶闸管整流阀的工作状态，所述三绕组变压器的高压侧绕组通过高压母线连接交流电源。
所述换相电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和第二电抗器并联。
所述电抗器与交流汇流母线之间，以及交流滤波器与交流汇流母线之间均设有断路器和隔离开关。
所述晶闸管整流阀为六脉动晶闸管整流阀。
所述交流滤波器用于滤除在直流融冰的过程中六脉动晶闸管整流阀产生的特征谐波，并提供无功支撑；特征谐波包括5次谐波以及7次谐波。
所述装置在进行直流融冰时，所述电抗器作为换相电抗器连接六脉动晶闸管整流阀，由三绕组变压器供电，所述六脉动晶闸管整流阀以覆冰线路为负载输出直流电流，直流电流施加在覆冰线路上，产生热量使覆冰线路上覆冰融化。
在覆冰线路上覆冰融化的过程中，所述装置通过改变六脉动晶闸管整流阀中晶闸管阀的触发角调节覆冰线路上直流电流的大小。
所述三绕组变压器的高压侧绕组通过高压母线连接交流电源。
实施例2
如图2，直流融冰装置包括晶闸管整流阀、交流滤波器、相控电抗器、交流汇流母线和控制保护系统；所述相控电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述晶闸管整流阀通过第一电抗器连接交流汇流母线，所述交流滤波器连接交流汇流母线，所述交流汇流母线连接三绕组变压器的低压侧绕组，所述控制保护系统控制交流滤波器的投切和晶闸管整流阀的工作状态。第二电抗器位于六脉动晶闸管整流阀的桥臂上。
所述电抗器与交流汇流母线之间，以及交流滤波器与交流汇流母线之间均设有断路器和隔离开关。
所述晶闸管整流阀为六脉动晶闸管整流阀。
所述交流滤波器用于滤除在直流融冰的过程中六脉动晶闸管整流阀产生的特征谐波，并提供无功支撑；特征谐波包括5次谐波以及7次谐波。
所述三绕组变压器的高压侧绕组通过高压母线连接交流电源。
所述装置在进行无功补偿时，相控电抗器连接六脉动晶闸管整流阀，由三绕组变压器供电。6脉动晶闸管整流阀兼做晶闸管控制电抗器型TCR阀组，通过改变晶闸管阀的触发角来调节输出无功功率的大小。
本发明可以高效利用一次设备，有效实现直流融冰和无功补偿的功能。这种主拓扑结构减少了设备投资，极大地增强了设备的利用率；
本发明可以有效快速地实现装置直流融冰模式和无功补偿模式的相互切换，减少了操作步骤和流程，具有较好的工程试验实用前景。
本发明已经得到了成功的应用，应用实例为2013年投运的四川月城融冰兼SVC装置，此装置单6脉动输出额定电流4000A，直流电压26kV；最高电流4800A，最高电压32kV，最高直流功率超过150MW，输出容量创国内外之最。
根据相关整流变造价资料(60MVA，35kV，双绕组变压器)，省去专用整流变一项可使整个装置节省造价300万人民币左右。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种直流融冰装置，其特征在于：所述装置包括晶闸管整流阀、交流滤波器、电抗器、交流汇流母线和控制保护系统；所述晶闸管整流阀通过电抗器连接交流交流汇流母线，所述交流滤波器连接交流交流汇流母线，所述交流交流汇流母线连接三绕组变压器的低压侧绕组，所述控制保护系统控制交流滤波器的投切和晶闸管整流阀的工作状态；所述三绕组变压器的高压侧绕组通过高压母线连接交流电源。
2.根据权利要求1所述的直流融冰装置，其特征在于：所述电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和第二电抗器并联。
3.根据权利要求1所述的直流融冰装置，其特征在于：所述电抗器与交流汇流母线之间，以及交流滤波器与交流汇流母线之间均设有断路器和隔离开关。
4.根据权利要求1所述的直流融冰装置，其特征在于：所述晶闸管整流阀为六脉动晶闸管整流阀。
5.根据权利要求4所述的直流融冰装置，其特征在于：所述交流滤波器用于滤除在直流融冰的过程中六脉动晶闸管整流阀产生的特征谐波，并提供无功支撑；特征谐波包括5次谐波以及7次谐波。
6.根据权利要求1所述的直流融冰装置，其特征在于：所述装置在进行直流融冰时，所述电抗器作为换相电抗器连接六脉动晶闸管整流阀，由三绕组变压器供电，所述六脉动晶闸管整流阀以覆冰线路为负载输出直流电流，直流电流施加在覆冰线路上，产生热量使覆冰线路上覆冰融化。
7.根据权利要求6所述的直流融冰装置，其特征在于：在覆冰线路上覆冰融化的过程中，所述装置通过改变六脉动晶闸管整流阀中晶闸管阀的触发角调节覆冰线路上直流电流的大小。
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