集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件的製作方法

2023-09-10 02:26:35

本發明涉及電氣工程技術，具體涉及一種集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件。

背景技術：

輸電線路覆冰易引發跳閘、倒塔斷線，是電網安全運行的最大災害之一，直流融冰是抗擊冰災經濟高效的手段。國內外開發的專用直流融冰裝置僅在覆冰期使用，利用率低；開發的svc型直流融冰裝置提高了利用率，但運行諧波大，易造成設備燒毀；無法優化協調控制固定無功設備和區域電壓，造成電容器、電抗器投切頻繁，損壞多；採用水冷散熱，易漏水，可靠性低，故障停運多。為此，開發了兼具svg無功補償功能的集約型直流融冰裝置，其運行諧波小，無需濾波裝置；可與變電站內固定無功設備聯合運行，實現區域電壓優化控制，有效減小固定無功設備投切次數；採用高效閉式循環風量系統，運行可靠性高，並逐漸在湖南、湖北、重慶等地區得到廣泛運用。

兼具svg功能的集約型融冰裝置融冰與無功補償功能分別基於不同功率器件輸出，實現了融冰與無功補償容量分開優化配置，裝置採用「整流變壓器+二極體整流器」實現高可靠性直流融冰，「整流變壓器+svg」實現動態無功補償與有源濾波。svg無功補償部件採用功率模塊級聯型結構，利用低壓功率器件實現高壓完美無諧波電壓輸出，該無功補償部件級聯結構成熟、簡單，可靠性高，在集約型融冰裝置中得到廣泛運用。但隨著推廣應用，不同容量，不同電壓等級的集約型融冰裝置無功補償部件採用的功率模塊存在以下問題：問題1，設計複雜，不同集約型融冰裝置需要根據系統參數重新仿真、計算、設計和選型功率模塊中各元器件，工作量大；問題2，運行維護困難，不同集約型融冰裝置所採用功率模塊不同，隨著使用數量的增加，給裝置運行維護及備品備件配置造成極大不便；問題3，造價高，不同集約型融冰裝置採用不同功率模塊，配置不同型號功率器件，需製作不同型號散熱器、結構件生產模具，大量增加了製造成本。因此，針對集約型融冰裝置無功補償部件級聯功率模塊結構特點，迫切需要開展功率模塊恆流、恆壓模塊化標準設計，每臺集約型融冰裝置採用相同型號功率模塊，每相只需增減不同數量的功率模塊，便可滿足不同容量、不同電壓無功輸出要求，為集約型融冰裝置標準化結構設計與產業化生產提供指導，以便有效解決無功補償部件設計複雜、維護量大、造價高等問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術的上述問題，提供一種不同型號集約型直流融冰裝置無功補償部件每相只需配置不同數量相同功率模塊，便可實現不同電壓及容量輸出要求，滿足集約型融冰裝置無功補償部件標準化設計，設計簡單、維護方便、降低造價，可適用於有融冰與無功補償需求的不同電壓等級變電站的集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件，包括融冰變壓器和至少一個三相無功輸出變流單元，所述三相無功輸出變流單元包括分別對應三相的三條無功輸出變流支路，所述三條無功輸出變流支路的輸入端和融冰變壓器的副邊繞組相連、輸出端三相短接形成中性點，所述無功輸出變流支路由一個功率模塊組成或者由兩個以上功率模塊依次級聯形成。

優選地，所述融冰變壓器為帶有一個原邊繞組和兩個副邊繞組的三繞組十二脈波融冰變壓器，所述三相無功輸出變流單元的數量為一至兩個，任何一個三相無功輸出變流單元單獨運行或與其它三相無功輸出變流單元同時運行，所述三繞組十二脈波融冰變壓器的原邊繞組接10kv或35kv高壓母線、兩個副邊繞組分別和一個三相無功輸出變流單元的各條無功輸出變流支路的輸入端相連。

優選地，所述融冰變壓器的兩個副邊繞組中，一個副邊繞組的接線方式為y0、另一個副邊繞組的接線方式為d11，兩個副邊繞組的輸出電壓差不超過0.25%。

優選地，所述三繞組十二脈波融冰變壓器為低阻抗寬調壓整流變壓器，變壓器阻抗範圍：6%至12%，變壓器調壓範圍：20%至100%。

優選地，所述三繞組十二脈波融冰變壓器的低壓側各繞組間及各繞組與變壓器鐵芯間呈不均勻分布。

優選地，無功補償部件輸出電壓與功率大小通過增減三相無功輸出變流單元不同數量的第n層功率模塊實現，每層的功率模塊完全相同。

優選地，所述功率模塊包括四個功率器件、放電電阻單元和直流電容，所述四個功率器件組成h橋逆變電路，所述放電電阻單元和直流電容分別與h橋逆變電路並聯連接，所述放電電阻單元包括至少一個所述放電電阻，所述h橋逆變電路的兩個橋臂的中間連接點做出輸出端將直流電容中的直流電壓變為可調頻交變電壓輸出。

本發明的集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件具有下述優點：

1、設計簡單，不同電壓等級、不同容量集約型融冰裝置僅需改變功率模塊連接層數，無需重新仿真、計算、設計和進行功率器件等再選型。

2、運行維護簡單，不同電壓等級、不同容量集約型融冰裝置採用功率模塊與功率器件相同，給裝置運行維護及備品備件配置帶來極大便利。

3、降低造價，不同集約型融冰裝置採用相同功率模塊，配置相同型號功率器件，無需製作不同型號散熱器、結構件生產模具，可以節約大量製造成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

圖2為本發明實施例中功率模塊的結構示意圖。

圖3為本發明實施例中的低阻抗寬調壓整流變壓器繞組分布示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件包括融冰變壓器1和至少一個三相無功輸出變流單元2，三相無功輸出變流單元2包括分別對應三相的三條無功輸出變流支路，三條無功輸出變流支路的輸入端和融冰變壓器1的副邊繞組相連、輸出端三相短接形成中性點，無功輸出變流支路由一個功率模塊組成或者由兩個以上功率模塊依次級聯形成（例如本實施例中具體由功率模塊#1、功率模塊#2、……、功率模塊#n依次級聯形成）。所有無功輸出變流支路的功率模塊#1、功率模塊#2、……、功率模塊#n分別公共構成本實施例的集約型融冰裝置恆流、恆壓模塊化動態無功補償部件的第一層功率模塊、第二層功率模塊、第n層功率模塊可以實現不同電壓等級，不同容量的無功輸出。不同型號集約型直流融冰裝置無功補償部件每相只需配置不同數量相同功率模塊，便可實現不同電壓及容量輸出要求，滿足集約型融冰裝置無功補償部件標準化設計，設計簡單、維護方便、降低造價，可適用於有融冰與無功補償需求的不同電壓等級變電站。

本實施例中，融冰變壓器1為帶有一個原邊繞組和兩個副邊繞組的三繞組十二脈波融冰變壓器，三相無功輸出變流單元2的數量為一至兩個，任何一個三相無功輸出變流單元2單獨運行或與其它三相無功輸出變流單元2同時運行，三繞組十二脈波融冰變壓器的原邊繞組接10kv或35kv高壓母線、兩個副邊繞組分別和一個三相無功輸出變流單元2的各條無功輸出變流支路的輸入端相連。變電站10kv或35kv高壓交流母線與三繞組十二脈波融冰變壓器的輸入端相連，三繞組十二脈波融冰變壓器將10kv或35kv高壓降壓後輸出端兩三相繞組分別與第一層功率模塊相連，第一層功率模塊輸出端與第二層功率模塊輸入端相連，依次類推，各層功率模塊依次相連，最後第n層功率模塊輸出端三相短接形成三相無功電壓輸出中性點，實現三相無功電壓級聯後輸出，滿足變電站無功電壓調節需求。融冰變壓器將10kv或35kv高壓降壓後輸出，在動態無功補償方式運行時，第一層功率模塊、第二層功率模塊、第n層功率模塊通過融冰變壓器與電網相連，實現動態無功補償。

本實施例中，融冰變壓器1的兩個副邊繞組中，一個副邊繞組的接線方式為y0、另一個副邊繞組的接線方式為d11，兩個副邊繞組的輸出電壓差不超過0.25%。

本實施例中，三繞組十二脈波融冰變壓器為低阻抗寬調壓整流變壓器，變壓器阻抗範圍：6%至12%，變壓器調壓範圍：20%至100%，具體採用rbyq-10kv/35kv型12脈波變壓器，功率模塊採用自主研製的jlmk-1kv型功率模塊。

本實施例的無功補償部件輸出電壓與功率大小通過增減三相無功輸出變流單元2不同數量的第n層功率模塊實現，每層的功率模塊完全相同。

如圖2所示，本實施例中的功率模塊包括四個功率器件、放電電阻單元和直流電容，四個功率器件組成h橋逆變電路，放電電阻單元和直流電容分別與h橋逆變電路並聯連接，放電電阻單元包括至少一個放電電阻，h橋逆變電路的兩個橋臂的中間連接點做出輸出端將直流電容中的直流電壓變為可調頻交變電壓輸出。

如圖3所示，三繞組十二脈波融冰變壓器的低壓側各繞組間（#5、#6、#7）及各繞組與變壓器鐵芯間呈不均勻分布，通過上述結構，能夠滿足融冰變壓器低阻抗寬調壓需求。

本實施例中，功率器件為igbt，此外也可以根據需要選用其他功率器件。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。