可復用為tsc的直流融冰裝置的製作方法
2023-05-01 01:44:16 2
專利名稱：可復用為tsc的直流融冰裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力電子應用裝備技術領域，特別涉及一種可復用為TSC的直流 融冰裝置。
背景技術：
輸電線路覆冰和積雪會引起線路的跳閘、斷線、倒杆、導線舞動、絕緣子閃絡、通信 中斷和大面積停電等事故。歐美、亞洲等國家都曾因輸電線路覆冰引發安全事故，帶來了巨 大的經濟損失，我國也深受其害。因此冰雪災害成為全世界許多國家的電網而臨的共同問 題。自20世紀40年代以來，冰凍災害的威脅是半個多世紀來電力系統、工業界與學術界一 直竭力應對的一大技術難題，研究切實可行的融冰技術及裝備是具有重要理論意義和現實 價值的項目。將電能轉化為熱能的融冰技術是主要的除冰手段之一，從國內外目前技術水平來 看，「交流短路融冰」和「直流電流融冰法」是最為成熟可行的兩種融冰手段。與「改變潮流 分布融冰」和「帶負荷融冰法」相比，使用「交流短路融冰法」和「直流電流融冰法」需要把 線路調整到停運狀態，雖然損失了部分輸電能力，但能夠徹底融解線路覆冰，保證電網的安 全穩定運行。輸電線路採用傳統的交流短路融冰方法，受導線最大允許電流的限制，通常需要 串聯多條線路來進行阻抗匹配，造成多條線路停電，且多條線路的串聯，將使融冰線路的電 抗大大增加，所需的融冰容量也大大增加，不利於電網中的功率平衡。與交流融冰法不同， 在一定的環境條件下，直流融冰所需要的電源容量只取決於融冰線路的單位直流電阻和導 線長度，不受線路交流電抗的影響，所需電源容量能夠大大降低。在取得較好的性價比的 基礎上，根據電網融冰的實際情況，可設計成移動式或固定式直流融冰設備，使用操作更為 靈活；在交流電源供電穩定的前提下，直流融冰方法串聯的線路較少，減少了融冰的停電損 失，有利於電網的穩定安全運行，可以避免以往交流融冰技術存在的阻抗匹配困難、融冰時 操作多、負荷轉移困難等不足，實現全網多條線路和多變電站的同時融冰，能較好地適應目 前電網220kV及以下變電站和線路融冰需要。考慮到線路覆冰主要是由於氣候原因所引起的，因此融冰裝置的使用具有很強的 周期性，只是在冬季的特定時間段內才能發揮效用。若融冰裝置的作用比較單一，則其性價 比將會很差，不利於推廣應用，同時由於長期不通電，裝置的可靠性將下降，其日常的維護 也將存在一定的困難。
發明內容本實用新型的目的在於是提供一種可復用為TSC的直流融冰裝置，根據現場需 要既可作為全控整流橋用於線路直流融冰，也可作為晶閘管投切電容器TSC用於動態無功 補償，從而有效提高設備的利用率。本實用新型通過以下方案實現包括斷路器、進線電抗器、直流平波電抗器、補償電容器、第一三相隔離開關、第二三相隔離開關、第三三相隔離開關、第四三相隔離開關、第 五三相隔離開關、第六三相隔離開關、第七三相隔離開關、第八三相隔離開關和由第一功率 開關模塊、第二功率開關模塊、第三功率開關模塊、第四功率開關模塊、第五功率開關模塊、 第六功率開關模塊組成的三相橋臂，斷路器直接接入三相電源，其後接入進線電抗器，而後 與功率開關模塊構成的三相橋臂連接；第一三相隔離開關的A相處於三相橋臂的A相和B 相上橋臂之間，B相處於三相橋臂的B相和C相上橋臂之間，C相與三相橋臂的正極輸出端 相連；第二三相隔離開關的A相與三相橋的A相橋臂並聯，B相與三相橋的B相橋臂並聯，C 相與三相橋的C相橋臂並聯；第三三相隔離開關的A相處於三相橋臂的A相和B相下橋臂 之間，B相處於三相橋臂的B相和C相下橋臂之間，C相與三相橋臂的負極輸出端相連；第 四三相隔離開關與三相橋下橋臂的負極相連，其後再連接三相補償電容器，三相補償電容 器的另一端三相短接；第一三相隔離開關的C相與直流平波電抗器相連，直流平波電抗器 的另一端與輸出正極的第一輸出端子和第二輸出端子相連，第三三相隔離開關的C相連接 輸出負極的第一負極輸出端子和第二負極輸出端子，其中第二輸出端子通過第七三相隔離 開關與正極相連，第一負極輸出端子通過第八三相隔離開關與負極相連，第一輸出端子與 第一負極輸出端子之間通過第五三相隔離開關相連，第二輸出端子與第二負極輸出端子之 間通過第六三相隔離開關相連；融冰時正極有兩個輸出端子第一輸出端子和第二輸出端 子，負極有兩個輸出端子第一負極輸出端子和第二負極輸出端子，其中第二輸出端子通過 第七三相隔離開關與正極相連，第一負極輸出端子通過第八三相隔離開關與負極相連，第 一輸出端子與第一負極輸出端子之間通過第五三相隔離開關相連，第二輸出端子與第二負 極輸出端子之間通過第六三相隔離開關相連；A、B、C三相線路分別接於第一輸出端子、第 二輸出端子和第一負極輸出端子，通過第五 第八三相隔離開關的通斷選擇需融冰的各相 線路；第五三相隔離開關、第六三相隔離開關閉合，第七三相隔離開關、第八三相隔離開關 斷開時主要融B相線路；第六三相隔離開關、第八三相隔離開關閉合，第五三相隔離開關、 第七三相隔離開關斷開時主要融A相線路；第七三相隔離開關、第八三相隔離開關閉合，第 五三相隔離開關、第六三相隔離開關斷開時主要融C相線路；當橋臂上的第一三相隔離開 關、第三三相隔離開關閉合而第二三相隔離開關、第四三相隔離開關斷開時，裝置作為全控 6脈波整流橋運行用以提供直流融冰電源；當橋臂上的第二三相隔離開關、第四三相隔離 開關閉合而第一三相隔離開關、第三三相隔離開關斷開時，裝置作為晶閘管投切電容器運 行用以動態補償無功功率。本實用新型所述各個功率開關模塊由均壓電阻、阻尼電阻、阻尼電容和晶閘管組 成，1 15個功率開關模塊串聯構成單相橋臂，均壓電阻與晶閘管並聯用於靜態均壓，阻尼 電阻和阻尼電容串聯後與晶閘管並聯。本實用新型所述進線電抗器採用空心電抗器。本實用新型的有益效果是拓展了直流融冰裝置的單一功能，使其在非融冰狀態 下可進行動態無功補償，避免了裝置在大部份時間下的閒置，提高了設備利用率和性價比。 另一方面由於正常情況下裝置作為無功補償裝置始終處於運行狀態，相對於單一融冰設備 使用的周期性，本實用新型日常維護與試驗相對更為簡單，可靠性也更高。
圖1是本實用新型主電路結構示意圖。[0013]圖2是本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行A相線路融冰的示意圖。圖3是本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行B相線路融冰的示意圖。圖4是本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行C相線路融冰的示意圖。圖5是本實用新型作為動態補償裝置TSC運行時的示意圖。
具體實施方式
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是裝置由斷路器、進線電抗器、直 流平波電抗器、補償電容器、多個隔離開關和由多個功率開關模塊組成的三相橋臂構成。本實用新型所述的單個功率開關模塊由均壓電阻、阻尼電阻、阻尼電容和晶閘管 組成，1 15個功率開關模塊串聯構成單相橋臂。均壓電阻與晶閘管並聯用於靜態均壓，阻 尼電阻與阻尼電容串聯後與晶閘管並聯用於消除動態過壓。本實用新型所述的進線電抗器採用空心電抗器，融冰時起濾波作用，用以保護晶 閘管的正常運行，無功補償時與補償電容器共同組成容性補償支路，用以消除投切時的湧流。本實用新型拓展了直流融冰裝置的單一功能，使其在非融冰狀態下可進行動態無 功補償，避免了裝置在大部份時間下的閒置，提高了設備利用率和性價比。另一方面由於正 常情況下裝置作為無功補償裝置始終處於運行狀態，相對於單一融冰設備使用的周期性， 本實用新型日常維護與試驗相對更為簡單，可靠性也更高。
具體實施方式
以下結合實施例並對照附圖對本實用新型進行詳細說明。參見圖1，所示為本實用新型主電路結構示意圖。裝置由斷路器DL1、進線電抗 器L1、直流平波電抗器L2、補償電容器C1、第一三相隔離開關(G1)、第二三相隔離開關 (G2)、第三三相隔離開關(G3)、第四三相隔離開關(G4)、第五三相隔離開關(G5)、第六三 相隔離開關(G6)、第七三相隔離開關(G7)、第八三相隔離開關(G8)和由第一功率開關模 塊THAZ1 THAZn、第二功率開關模塊THAF1 THAFn、第三功率開關模塊THBZ1 THBZn、 第四功率開關模塊THBF1 THBFn、第五功率開關模塊THCZ1 THCZn、第六功率開關模塊 THCF1 THCFn組成的三相橋臂構成。A、B、C進線經由斷路器DL1接入三相交流電源，串接 進線電抗器L1，斷路器DL1直接接入三相電源，其後接入進線電抗器L1，而後與功率開關模 塊構成的三相橋臂連接；第一三相隔離開關G1的A相處於三相橋臂的A相和B相上橋臂之 間，B相處於三相橋臂的B相和C相上橋臂之間，C相與三相橋臂的正極輸出端相連；第二三 相隔離開關G2的A相與三相橋的A相橋臂並聯，B相與三相橋的B相橋臂並聯，C相與三相 橋的C相橋臂並聯；第三三相隔離開關G3的A相處於三相橋臂的A相和B相下橋臂之間， B相處於三相橋臂的B相和C相下橋臂之間，C相與三相橋臂的負極輸出端相連。第四三相 隔離開關G4與三相橋下橋臂的負極相連，其後再連接三相補償電容器C1，三相補償電容器 C1的另一端三相短接。第一三相隔離開關G1的C相與直流平波電抗器L2相連，直流平波 電抗器L2的另一端與輸出正極的第一輸出端子Z01和第二輸出端子Z02相連，第三三相隔 離開關G3的C相連接輸出負極的兩個輸出端子第一負極輸出端子P01和第二負極輸出端 子P02，其中第二輸出端子Z02通過第七三相隔離開關G7與正極相連，第一負極輸出端子 P01通過第八三相隔離開關G8與負極相連，第一輸出端子Z01與第一負極輸出端子P01之 間通過第五三相隔離開關G5相連，第二輸出端子Z02與第二負極輸出端子P02之間通過第六三相隔離開關G6相連。作為融冰裝置時正極有兩個輸出端子Z01和Z02，負極有兩個輸 出端子P01和P02，其中第二輸出端子Z02通過第七三相隔離開關G7與正極相連，第一負極 輸出端子P01通過第八三相隔離開關G8與負極相連，第一輸出端子Z01與第一負極輸出端 子P01之間通過第五三相隔離開關G5相連，第二輸出端子Z02與第二負極輸出端子P02之 間通過第六三相隔離開關G6相連。參見圖2，所示為本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行A相線路融冰的示意 圖。此時第二三相隔離開關G2、第四三相隔離開關G4、第五三相隔離開關G5、第七三相隔離 開關G7斷開，第一三相隔離開關G1、第三三相隔離開關G3、第六三相隔離開關G6、第八三相 隔離開關G8閉合。裝置A、B、C進線經由斷路器DL1接入三相交流電源，L1作為進線電抗 器起到一定濾波作用，用以更好地保障晶閘管的正常工作。功率開關模塊構成六脈波全控 整流橋，通過實時控制晶閘管的開斷平滑提供線路融冰所需的直流融冰電流，其中第一功 率開關模塊THAZ1 THAZn和第二功率開關模塊THAF1 THAFn分別構成A相上下橋臂， 第三功率開關模塊THBZ1 THBZn和第四功率開關模塊THBF1 THBFn分別構成B相上下 橋臂，第五功率開關模塊THCZ1 THCZn和第六功率開關模塊THCF1 THCFn分別構成C 相上下橋臂。L2作為平波電抗器接入整流橋的直流輸出端，用以濾除直流側紋波，保證融冰 電源穩定、續流。需融冰的A、B、C三相線路分別接於裝置直流輸出端第一輸出端子Z01、第 二輸出端子Z02和第一負極輸出端子P01，其對側三相短接。此時相當於A相線路單獨接於 直流輸出正極，B相和C相線路並聯接於直流輸出負極。融冰過程中，A相作為主要融冰相 其通過的電流是B相和C相的2倍。參見圖3，所示為本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行B相線路融冰的示意 圖。此時第二三相隔離開關G2、第四三相隔離開關G4、第七三相隔離開關G7、第八三相隔離 開關G8斷開，第一三相隔離開關G1、第三三相隔離開關G3、第五三相隔離開關G5、第六三相 隔離開關G6閉合。此時相當於B相線路單獨接於直流輸出正極，A相和C相線路並聯接於直流輸出 負極。融冰過程中，B相作為主要融冰相其通過的電流是A相和C相的2倍。其他同於圖2 說明。參見圖4，所示為本實用新型作為直流融冰裝置運行時進行C相線路融冰的示意 圖。此時第二三相隔離開關G2、第四三相隔離開關G4、第五三相隔離開關G5、第六三相隔離 開關G6斷開，第一三相隔離開關G1、第三三相隔離開關G3、第七三相隔離開關G7、第八三相 隔離開關G8閉合。此時相當於C相線路單獨接於直流輸出正極，A相和B相線路並聯接於直流輸出 負極。融冰過程中，C相作為主要融冰相其通過的電流是A相和B相的2倍。其他同於圖2 說明。參見圖5，所示為本實用新型作為動態補償裝置TSC運行時的示意圖。此時第一三 相隔離開關G1、第三三相隔離開關G3斷開，第二三相隔離開關G2、第四三相隔離開關G4閉 合。裝置A、B、C進線經由斷路器DL1接入三相交流電源，進線電抗器L1與補償電容器C1 共同構成容性補償支路，L1用於限制容性支路投切時產生的湧流，C1用於提供容性補償無 功。功率開關模塊構成三相電子開關，通過實時控制晶閘管的開斷使三相補償支路能夠快 速反覆投切，其中第一功率開關模塊THAZ1 THAZn和第二功率開關模塊THAF1 THAFn反
6並聯接入A相，第三功率開關模塊THBZ1 THBZn和第四功率開關模塊THBF1 THBFn反 並聯接入B相，第五功率開關模塊THCZ1 THCZn和第六功率開關模塊THCF1 THCFn反 並聯接入C相。
權利要求一種可復用為TSC的直流融冰裝置，其特徵在於包括斷路器(DL1)、進線電抗器(L1)、直流平波電抗器(L2)、補償電容器(C1)、第一三相隔離開關(G1)、第二三相隔離開關(G2)、第三三相隔離開關(G3)、第四三相隔離開關(G4)、第五三相隔離開關(G5)、第六三相隔離開關(G6)、第七三相隔離開關(G7)、第八三相隔離開關(G8)和由第一功率開關模塊(THAZ1～THAZn)、第二功率開關模塊(THAF1～THAFn)、第三功率開關模塊(THBZ1～THBZn)、第四功率開關模塊(THBF1～THBFn)、第五功率開關模塊(THCZ1～THCZn)、第六功率開關模塊(THCF1～THCFn)組成的三相橋臂，斷路器(DL1)直接接入三相電源，其後接入進線電抗器(L1)，而後與功率開關模塊構成的三相橋臂連接；第一三相隔離開關(G1)的A相處於三相橋臂的A相和B相上橋臂之間，B相處於三相橋臂的B相和C相上橋臂之間，C相與三相橋臂的正極輸出端相連；第二三相隔離開關(G2)的A相與三相橋的A相橋臂並聯，B相與三相橋的B相橋臂並聯，C相與三相橋的C相橋臂並聯；第三三相隔離開關(G3)的A相處於三相橋臂的A相和B相下橋臂之間，B相處於三相橋臂的B相和C相下橋臂之間，C相與三相橋臂的負極輸出端相連；第四三相隔離開關(G4)與三相橋下橋臂的負極相連，其後再連接三相補償電容器(C1)，三相補償電容器(C1)的另一端三相短接；第一三相隔離開關(G1)的C相與直流平波電抗器(L2)相連，直流平波電抗器(L2)的另一端與輸出正極的第一輸出端子(ZO1)和第二輸出端子(ZO2)相連，第三三相隔離開關(G3)的C相連接輸出負極的第一負極輸出端子(PO1)和第二負極輸出端子(PO2)，其中第二輸出端子(ZO2)通過第七三相隔離開關(G7)與正極相連，第一負極輸出端子(PO1)通過第八三相隔離開關(G8)與負極相連，第一輸出端子(ZO1)與第一負極輸出端子(PO1)之間通過第五三相隔離開關(G5)相連，第二輸出端子(ZO2)與第二負極輸出端子(PO2)之間通過第六三相隔離開關(G6)相連；融冰時正極有兩個輸出端子第一輸出端子(ZO1)和第二輸出端子(ZO2)，負極有兩個輸出端子第一負極輸出端子(PO1)和第二負極輸出端子(PO2)，其中第二輸出端子(ZO2)通過第七三相隔離開關(G7)與正極相連，第一負極輸出端子(PO1)通過第八三相隔離開關(G8)與負極相連，第一輸出端子(ZO1)與第一負極輸出端子(PO1)之間通過第五三相隔離開關(G5)相連，第二輸出端子(ZO2)與第二負極輸出端子(PO2)之間通過第六三相隔離開關(G6)相連；A、B、C三相線路分別接於第一輸 出端子(ZO1)、第二輸出端子(ZO2)和第一負極輸出端子(PO1)，通過第五～第八三相隔離開關(G5～G8)的通斷選擇需融冰的各相線路。
2.根據權利要求1所述的可復用為TSC的直流融冰裝置，其特徵在於單個功率開關 模塊由均壓電阻(Rp)、阻尼電阻(Rs)、阻尼電容(Cs)和晶閘管(SCR)組成，1 15個功率 開關模塊串聯構成單相橋臂，均壓電阻(RP)與晶閘管(SCR)並聯用於靜態均壓，阻尼電阻 (Rs)和阻尼電容(Cs)串聯後與晶閘管(SCR)並聯。
3.根據權利要求1所述的可復用為TSC的直流融冰裝置，其特徵在於進線電抗器 (L1)採用空心電抗器。
專利摘要本實用新型公開了一種可復用為TSC的直流融冰裝置，由斷路器、進線電抗器、直流平波電抗器、補償電容器、多個隔離開關和功率開關模塊構成。單個功率開關模塊由均壓電阻、阻尼電阻、阻尼電容和晶閘管組成。通過改變G1～G8的開關狀態，裝置可根據現場需要作為全控整流橋用於直流融冰，也可作為晶閘管投切電容器TSC用於動態無功補償。本實用新型拓展了直流融冰裝置的單一功能，使其在非融冰狀態下可進行動態無功補償，避免了裝置在大部份時間下的閒置，提高了設備利用率和性價比。另一方面由於正常情況下裝置作為無功補償裝置始終處於運行狀態，相對於單一融冰設備使用的周期性，本實用新型日常維護與試驗相對更為簡單，可靠性也更高。
文檔編號H02G7/16GK201623436SQ20092018548
公開日2010年11月3日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者孫旻, 肖紅霞, 範瑞祥 申請人:江西省電力科學研究院