CN107171270B - 集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，包括融冰变压器和至少一个三相无功输出变流单元，所述三相无功输出变流单元包括三条无功输出变流支路，所述三条无功输出变流支路的输入端和融冰变压器的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，所述无功输出变流支路由多个功率模块依次级联形成。本发明针对不同型号集约型直流融冰装置无功补偿部件每相只需配置不同数量相同功率模块，便可实现不同电压及容量输出要求，满足集约型融冰装置无功补偿部件标准化设计，具有设计简单、维护方便、降低造价的优点，可适用于有融冰与无功补偿需求的不同电压等级变电站。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术，具体涉及一种集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件。
背景技术
输电线路覆冰易引发跳闸、倒塔断线，是电网安全运行的最大灾害之一，直流融冰是抗击冰灾经济高效的手段。国内外开发的专用直流融冰装置仅在覆冰期使用，利用率低；开发的SVC型直流融冰装置提高了利用率，但运行谐波大，易造成设备烧毁；无法优化协调控制固定无功设备和区域电压，造成电容器、电抗器投切频繁，损坏多；采用水冷散热，易漏水，可靠性低，故障停运多。为此，开发了兼具SVG无功补偿功能的集约型直流融冰装置，其运行谐波小，无需滤波装置；可与变电站内固定无功设备联合运行，实现区域电压优化控制，有效减小固定无功设备投切次数；采用高效闭式循环风量系统，运行可靠性高，并逐渐在湖南、湖北、重庆等地区得到广泛运用。
兼具SVG功能的集约型融冰装置融冰与无功补偿功能分别基于不同功率器件输出，实现了融冰与无功补偿容量分开优化配置，装置采用“整流变压器+二极管整流器”实现高可靠性直流融冰，“整流变压器+SVG”实现动态无功补偿与有源滤波。SVG无功补偿部件采用功率模块级联型结构，利用低压功率器件实现高压完美无谐波电压输出，该无功补偿部件级联结构成熟、简单，可靠性高，在集约型融冰装置中得到广泛运用。但随着推广应用，不同容量，不同电压等级的集约型融冰装置无功补偿部件采用的功率模块存在以下问题：问题1，设计复杂，不同集约型融冰装置需要根据系统参数重新仿真、计算、设计和选型功率模块中各元器件，工作量大；问题2，运行维护困难，不同集约型融冰装置所采用功率模块不同，随着使用数量的增加，给装置运行维护及备品备件配置造成极大不便；问题3，造价高，不同集约型融冰装置采用不同功率模块，配置不同型号功率器件，需制作不同型号散热器、结构件生产模具，大量增加了制造成本。因此，针对集约型融冰装置无功补偿部件级联功率模块结构特点，迫切需要开展功率模块恒流、恒压模块化标准设计，每台集约型融冰装置采用相同型号功率模块，每相只需增减不同数量的功率模块，便可满足不同容量、不同电压无功输出要求，为集约型融冰装置标准化结构设计与产业化生产提供指导，以便有效解决无功补偿部件设计复杂、维护量大、造价高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种不同型号集约型直流融冰装置无功补偿部件每相只需配置不同数量相同功率模块，便可实现不同电压及容量输出要求，满足集约型融冰装置无功补偿部件标准化设计，设计简单、维护方便、降低造价，可适用于有融冰与无功补偿需求的不同电压等级变电站的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，包括融冰变压器和至少一个三相无功输出变流单元，所述三相无功输出变流单元包括分别对应三相的三条无功输出变流支路，所述三条无功输出变流支路的输入端和融冰变压器的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，所述无功输出变流支路由一个功率模块组成或者由两个以上功率模块依次级联形成。
优选地，所述融冰变压器为带有一个原边绕组和两个副边绕组的三绕组十二脉波融冰变压器，所述三相无功输出变流单元的数量为一至两个，任何一个三相无功输出变流单元单独运行或与其它三相无功输出变流单元同时运行，所述三绕组十二脉波融冰变压器的原边绕组接10kV或35kV高压母线、两个副边绕组分别和一个三相无功输出变流单元的各条无功输出变流支路的输入端相连。
优选地，所述融冰变压器的两个副边绕组中，一个副边绕组的接线方式为Y0、另一个副边绕组的接线方式为D11，两个副边绕组的输出电压差不超过0.25%。
优选地，所述三绕组十二脉波融冰变压器为低阻抗宽调压整流变压器，变压器阻抗范围：6%至12%，变压器调压范围：20%至100%。
优选地，所述三绕组十二脉波融冰变压器的低压侧各绕组间及各绕组与变压器铁芯间呈不均匀分布。
优选地，无功补偿部件输出电压与功率大小通过增减三相无功输出变流单元的层数实现，每层的功率模块完全相同。
优选地，所述功率模块包括四个功率器件、放电电阻单元和直流电容，所述四个功率器件组成H桥逆变电路，所述放电电阻单元和直流电容分别与H桥逆变电路并联连接，所述放电电阻单元包括至少一个放电电阻，所述H桥逆变电路的两个桥臂的中间连接点作为输出端将直流电容中的直流电压变为可调频交变电压输出。
本发明的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件具有下述优点：
1、设计简单，不同电压等级、不同容量集约型融冰装置仅需改变功率模块连接层数，无需重新仿真、计算、设计和进行功率器件等再选型。
2、运行维护简单，不同电压等级、不同容量集约型融冰装置采用功率模块与功率器件相同，给装置运行维护及备品备件配置带来极大便利。
3、降低造价，不同集约型融冰装置采用相同功率模块，配置相同型号功率器件，无需制作不同型号散热器、结构件生产模具，可以节约大量制造成本。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中功率模块的结构示意图。
图3为本发明实施例中的低阻抗宽调压整流变压器绕组分布示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件包括融冰变压器1和至少一个三相无功输出变流单元2，三相无功输出变流单元2包括分别对应三相的三条无功输出变流支路，三条无功输出变流支路的输入端和融冰变压器1的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，无功输出变流支路由一个功率模块组成或者由两个以上功率模块依次级联形成（例如本实施例中具体由功率模块#1、功率模块#2、……、功率模块#n依次级联形成）。所有无功输出变流支路的功率模块#1、功率模块#2、……、功率模块#n分别公共构成本实施例的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件的第一层功率模块、第二层功率模块、第N层功率模块可以实现不同电压等级，不同容量的无功输出。不同型号集约型直流融冰装置无功补偿部件每相只需配置不同数量相同功率模块，便可实现不同电压及容量输出要求，满足集约型融冰装置无功补偿部件标准化设计，设计简单、维护方便、降低造价，可适用于有融冰与无功补偿需求的不同电压等级变电站。
本实施例中，融冰变压器1为带有一个原边绕组和两个副边绕组的三绕组十二脉波融冰变压器，三相无功输出变流单元2的数量为一至两个，任何一个三相无功输出变流单元2单独运行或与其它三相无功输出变流单元2同时运行，三绕组十二脉波融冰变压器的原边绕组接10kV或35kV高压母线、两个副边绕组分别和一个三相无功输出变流单元2的各条无功输出变流支路的输入端相连。变电站10kV或35kV高压交流母线与三绕组十二脉波融冰变压器的输入端相连，三绕组十二脉波融冰变压器将10kV或35kV高压降压后输出端两三相绕组分别与第一层功率模块相连，第一层功率模块输出端与第二层功率模块输入端相连，依次类推，各层功率模块依次相连，最后第N层功率模块输出端三相短接形成三相无功电压输出中性点，实现三相无功电压级联后输出，满足变电站无功电压调节需求。融冰变压器将10kV或35kV高压降压后输出，在动态无功补偿方式运行时，第一层功率模块、第二层功率模块、第N层功率模块通过融冰变压器与电网相连，实现动态无功补偿。
本实施例中，融冰变压器1的两个副边绕组中，一个副边绕组的接线方式为Y0、另一个副边绕组的接线方式为D11，两个副边绕组的输出电压差不超过0.25%。
本实施例中，三绕组十二脉波融冰变压器为低阻抗宽调压整流变压器，变压器阻抗范围：6%至12%，变压器调压范围：20%至100%，具体采用RBYQ-10kV/35kV型12脉波变压器，功率模块采用自主研制的JLMK-1kV型功率模块。
本实施例的无功补偿部件输出电压与功率大小通过增减三相无功输出变流单元2的层数实现，每层的功率模块完全相同。
如图2所示，本实施例中的功率模块包括四个功率器件、放电电阻单元和直流电容，四个功率器件组成H桥逆变电路，放电电阻单元和直流电容分别与H桥逆变电路并联连接，放电电阻单元包括至少一个放电电阻，H桥逆变电路的两个桥臂的中间连接点作为输出端将直流电容中的直流电压变为可调频交变电压输出。
如图3所示，三绕组十二脉波融冰变压器的低压侧各绕组间（#5、#6、#7）及各绕组与变压器铁芯间呈不均匀分布，通过上述结构，能够满足融冰变压器低阻抗宽调压需求。
本实施例中，功率器件为IGBT，此外也可以根据需要选用其他功率器件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：包括融冰变压器（1）和至少一个三相无功输出变流单元（2），所述三相无功输出变流单元（2）包括分别对应三相的三条无功输出变流支路，所述三条无功输出变流支路的输入端和融冰变压器（1）的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，所述无功输出变流支路由一个功率模块组成或者由两个以上功率模块依次级联形成；所述融冰变压器（1）为带有一个原边绕组和两个副边绕组的三绕组十二脉波融冰变压器；所述融冰变压器（1）的两个副边绕组中，一个副边绕组的接线方式为Y0、另一个副边绕组的接线方式为D11，两个副边绕组的输出电压差不超过0.25%。
2.根据权利要求1所述的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：所述三相无功输出变流单元（2）的数量为一至两个，任何一个三相无功输出变流单元（2）单独运行或与其它三相无功输出变流单元（2）同时运行，所述三绕组十二脉波融冰变压器的原边绕组接10kV或35kV高压母线、两个副边绕组分别和一个三相无功输出变流单元（2）的各条无功输出变流支路的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：所述三绕组十二脉波融冰变压器为低阻抗宽调压整流变压器，变压器阻抗范围：6%至12%，变压器调压范围：20%至100%。
4.根据权利要求3所述的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：所述三绕组十二脉波融冰变压器的低压侧各绕组间及各绕组与变压器铁芯间呈不均匀分布。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：无功补偿部件输出电压与功率大小通过增减三相无功输出变流单元（2）的层数实现，每层的功率模块完全相同。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件，其特征在于：所述功率模块包括四个功率器件、放电电阻单元和直流电容，所述四个功率器件组成H桥逆变电路，所述放电电阻单元和直流电容分别与H桥逆变电路并联连接，所述放电电阻单元包括至少一个放电电阻，所述H桥逆变电路的两个桥臂的中间连接点作为输出端将直流电容中的直流电压变为可调频交变电压输出。
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