一種直流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置的製作方法

2023-08-04 05:53:06

本實用新型涉及電力系統領域，涉及一種高壓交流輸電線防冰技術。具體來說，涉及一種直流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置及其組合。

背景技術：

在冬季雨雪天氣下，持續低溫雨雪冰凍會造成輸電線路的冬季覆冰現象。野外的高壓輸電線路覆冰容易引起各種機械事故和電氣事故。故如何防止野外高壓輸電線路覆冰是電力系統的重大難題。目前的主流防冰方法是熱力融冰法，其原理是通過增加輸電線路中的電流或電流密度，或增加輸電導線的等效電阻，或同時增加導線電流和導線電阻，使輸電導線自身發熱，從而融化導線上方的覆冰。主要包括短路電流融冰、高頻激勵融冰、直流電流融冰、潮流調度融冰。其中，短路電流融冰、直流電流融冰、潮流調度融冰在實施輸電線路融冰時，需要停電4-8個小時/次，對電力系統的供電質量和經濟效益存在很大的負面影響。而基於趨膚效應的高頻激勵融冰雖然可以實現不停電防冰，但需要除冰線路的選定位置即線路的中點安裝高頻電源；在線路的兩端安裝陷波器，以控制高頻電流的作用範圍。而高壓輸電線路經過的大多數地區是森林、山區、湖泊等環境惡劣偏遠地區，線路中點的地理位置不利於融冰裝置的建設，工作人員需要長途跋涉才能進站操作及維護。此外，高頻電源多採用IGBT、MOSFET等半導體功率器件串並聯組成電源核心開關，這些半導體開關價格昂貴，增加了裝置的建設成本。如何克服上述問題是本領域技術人員需要研究的方向。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提出了基於半導體功率器件-反向開關電晶體(Reservely Switched Dynistor,RSD)的一種新型直流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置。

為了達到本實用新型的目的，技術方案如下：

一種直流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置，包括融冰裝置、第一濾波器和第二濾波器；所述需要融冰的交流輸電線路AB段的單根導線，稱為融冰段AB,其兩端分別為A端和B端；所述第一濾波器包括隔離開關K4和第一高通濾波器，第一高通濾波器的一端連接隔離開關K4的一端，第一高通濾波器的另一端接地，隔離開關K4的一端連接第一高通濾波器的一端，隔離開關K4的另一端連接融冰段AB的B端；所述第二濾波器包括隔離開關K3和第二高通濾波器，第二高通濾波器的一端連接隔離開關K3的一端，第二高通濾波器的另一端接地，隔離開關K3的一端連接第二高通濾波器的一端，隔離開關K3的另一端連接融冰段AB的A端輸出點；所述融冰裝置包括電感L1、三相交流電源P1、隔離開關K1、全橋整流模塊、儲能電容C0、全橋逆變模塊、串聯諧振單元、高頻變壓器T、電容C和隔離開關K2；所述融冰裝置的結構如下：隔離開關K1的輸入端與三相交流電源P1的輸出端連接，隔離開關K1的輸出端連接連接晶閘管全橋整流模塊的輸入端；全橋整流模塊的輸出端P1與儲能電容C0的輸入端及全橋逆變模塊的輸入端P3連接，全橋整流模塊的輸出端P2與儲能電容C0的輸出端及全橋逆變模塊的輸入端P4連接，全橋逆變模塊的輸出端P5、P6分別與串聯諧振單元輸入端的兩個端點P7、P8連接，串聯諧振單元輸出端的兩個端點P9、P10分別與高頻變壓器T輸入端的兩個端點連接，高頻變壓器T的輸出端的一端與電容C的輸入端連接，變壓器T的輸出端的另一端接地，電容C的輸出端與隔離開關K2的輸入端連接，隔離開關K2的輸出端與融冰段AB的A端的輸入端連接，隔離開關K2的輸出端與電感L1的輸入端連接，電感L1的輸出端與第二濾波器的隔離開關K3的輸入端連接，隔離開關K3的輸入端與融冰段AB的A端的輸出點連接。

通過K1、K2、K3、K4的閉合或斷開，可實現融冰裝置的防冰模式與無功補償模式之間的轉換。

通過採用這種技術方案：通過各隔離開關的閉合或斷開，實現融冰裝置的防冰模式兼直流濾波功能；當隔離開關K1、K2、K3、K4閉合，為防冰模式。電容C0通過全橋整流模塊及隔離開關K1從交流電源P1獲取電能並存儲直流能源，C0通過全橋逆變模塊、串聯諧振單元、脈衝變壓器及電容C向需要除冰的單根直流導線輸出高頻電流，電容C與AB段線路電感組成串聯諧振電路，將AB段的非阻性高頻阻抗降低為約等於0，當AB段的線路電阻R的阻抗遠小於L1時，絕大部分高頻電流通過AB段導線、隔離開關K2、第一高通濾波器及接地端回到變壓器T的接地端，導線發熱，從而去除導線敷冰。當隔離開關K1、K2斷開，K3、K4閉合，為直流濾波模式，電感L1、第一高通濾波器及第二高通濾波器共同作用，消除直流線路的高頻諧波。

優選的是，上述高壓直流輸電線路導線防冰裝置中：所述全橋整流模塊中的半導體功率器件採用晶閘管、IGBT或IGCT中的任一種。

優選的是，上述高壓直流輸電線路導線防冰裝置中：所述全橋逆變模塊中的半導體功率器件採用晶閘管、IGBT、IGCT或反向開關電晶體(Reservely Switched Dynistor,，RSD)中的任一種。

以兩套或兩套以上(三套或四套或五套)如上所述交流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置分別安裝到直流輸電線路的兩根及兩根以上(三根或四根或五根)導線上。

與現有技術相比，本實用新型無需停電實現高壓輸電線路導線的防冰，避免了因停電造成的經濟損失。降低了高頻電源的安裝和維護成本，顯著提升了可靠性和穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖，其中A—B段為高壓直流輸電線路的融冰段；

圖2是圖1中基於晶閘管的全橋整流模塊的結構示意圖；

圖3為實施例1中基於IGBT的全橋逆變模塊的結構示意圖；

圖4為實施例2中基於反向開關電晶體的全橋逆變模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步描述，但本實用新型的保護範圍不僅僅局限於實施例。

如圖1-圖4所示本實用新型的實施例1：

一種直流輸電線路導線防冰兼靜止無功補償裝置，包括融冰裝置、第一濾波器和第二濾波器；所述需要融冰的交流輸電線路AB段的單根導線，稱為融冰段AB,其兩端分別為A端和B端；所述第一濾波器包括隔離開關K4和第一高通濾波器，第一高通濾波器的一端連接隔離開關K4的一端，第一高通濾波器的另一端接地，隔離開關K4的一端連接第一高通濾波器的一端，隔離開關K4的另一端連接融冰段AB的B端；所述第二濾波器包括隔離開關K3和第二高通濾波器，第二高通濾波器的一端連接隔離開關K3的一端，第二高通濾波器的另一端接地，隔離開關K3的一端連接第二高通濾波器的一端，隔離開關K3的另一端連接融冰段AB的A端輸出點；所述融冰裝置包括電感L1、三相交流電源P1、隔離開關K1、全橋整流模塊、儲能電容C0、全橋逆變模塊、串聯諧振單元、高頻變壓器T、電容C和隔離開關K2；所述融冰裝置的結構如下：隔離開關K1的輸入端與三相交流電源P1的輸出端連接，隔離開關K1的輸出端連接連接晶閘管全橋整流模塊的輸入端；全橋整流模塊的輸出端P1與儲能電容C0的輸入端及全橋逆變模塊的輸入端P3連接，全橋整流模塊的輸出端P2與儲能電容C0的輸出端及全橋逆變模塊的輸入端P4連接，全橋逆變模塊的輸出端P5、P6分別與串聯諧振單元輸入端的兩個端點P7、P8連接，串聯諧振單元輸出端的兩個端點P9、P10分別與高頻變壓器T輸入端的兩個端點連接，高頻變壓器T的輸出端的一端與電容C的輸入端連接，變壓器T的輸出端的另一端接地，電容C的輸出端與隔離開關K2的輸入端連接，隔離開關K2的輸出端與融冰段AB的A端的輸入端連接，隔離開關K2的輸出端與電感L1的輸入端連接，電感L1的輸出端與第二濾波器的隔離開關K3的輸入端連接，隔離開關K3的輸入端與融冰段AB的A端的輸出點連接。

通過K1、K2、K3、K4的閉合或斷開，可實現融冰裝置的防冰模式與無功補償模式之間的轉換。

通過採用這種技術方案：通過各隔離開關的閉合或斷開，實現融冰裝置的防冰模式兼直流濾波功能；當隔離開關K1、K2、K3、K4閉合，為防冰模式。電容C0通過全橋整流模塊及隔離開關K1從交流電源P1獲取電能並存儲直流能源，C0通過全橋逆變模塊、串聯諧振單元、脈衝變壓器及電容C向需要除冰的單根直流導線輸出高頻電流，電容C與AB段線路電感組成串聯諧振電路，將AB段的非阻性高頻阻抗降低為約等於0，當AB段的線路電阻R的阻抗遠小於L1時，絕大部分高頻電流通過AB段導線、隔離開關K2、第一高通濾波器及接地端，回到變壓器T的接地端，導線發熱，從而去除導線敷冰。當隔離開關K1、K2斷開，K3、K4閉合，為直流濾波模式，電感L1、第一高通濾波器及第二高通濾波器共同作用，消除直流線路的高頻諧波。

其中，所述全橋整流模塊中的半導體功率器件採用晶閘管，如圖2所示。所述全橋逆變模塊中的半導體功率器件採用IGBT，如圖3所示。

本實用新型的實施例2：其與實施例1的區別點在於：全橋逆變模塊採用RSD全橋逆變模塊，如圖4所示。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型而並非限制本實用新型所描述的技術方案，因此，儘管本說明書參照上述的各個實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，而一切不脫離本實用新型的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍中。