專利名稱：一種多功能六脈動直流融冰自動轉換電路的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，特別是一種涉及能夠實現晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電抗器(TSR)、直流融冰及其等效試驗功能相互自動轉換的電路，屬于高壓及特高壓電網輸電線路直流融冰應用的創新技術。
背景技術：
輸電線路在冬季覆冰嚴重威脅電力系統的安全運行。由于導線上增加了冰載荷，對導線、鐵塔和金具都會帶來一定的機械損壞，覆冰嚴重時會斷線、倒桿塔，導致大面積停電事故，對國民經濟造成重大損失。隨著全球氣候的不斷惡化，冰災對輸電線路造成的危害越發嚴重。特別是2008年初的冰災，對我國電網造成了巨大的損失。國內外研究融冰的幾種思路為:將電能轉化為熱能融冰；將電能轉化為機械能以破壞輸電線上的覆冰的物理結構，達到使覆冰脫落的目的；直接破壞物理結構的機械法除冰。我國自上世紀70年代以來就一直在220kV以下線路上采用交流短路方法對嚴重覆冰線路進行融冰，對防止冰災起到了一定的作用。由于交流融冰需要很高的熱量，且交流線路存在電抗，致使220kV及以下線路融冰時要求的融冰電源容量是線路實際融冰功率的5-10倍；對于500kV以上超高壓和特高壓交流輸電線路融冰時要求的融冰電源容量是線路實際融冰功率的10-20倍。在實施交流電流短路融冰時往往存在融冰電源容量遠遠不足的問題。因此，對于500 kV或更高電壓等級輸電線來說，由于難以找到滿足要求的融冰電源，采用交流短路融冰方案不可行。由于交流短路融冰法的局限，國際上自上世紀80年代開始就一直在探討直流融冰的可能和開發直流融冰裝置。1998年的北美冰風暴災難后，魁北克水電局與AREVA公司合作開發了一套直流融冰裝置，該裝置裝設于魁北克的L6vis變電站，2008年完成現場調試。但是到目前為止，該裝置還沒有用于過實際融冰。2008年冰災后，我國電力科技工作者自主進行了直流融冰技術及裝置的研發，成功研發出了具有完全自主知識產權的大功率直流融冰裝置，主要包括帶專用整流變壓器、不帶專用整流變壓器和車載移動式等多種型式，進而在全國進行了推廣應用。2011年I月，受持續低溫雨雪凝凍天氣影響，南方電網供電區域內貴州大部分地區、廣西桂北地區、廣東粵北地區和云南滇東北地區的輸變電設施相繼出現覆冰險情，先后導致1414條IOkV及以上線路、70個35kV及以上變電站停運。2011年次冰災是繼2008年之后南方電網遭遇的又一次特重冰災。但與2008年多條線路斷線倒塔、500kV主網架遭受重創、電網多處解列或孤網運行、大量減供負荷相比，本次冰災期間未發生220kV及以上線路倒塔事故，未發生縣級及以上城市停電事故，確保了電網安全穩定運行和電力正常供應。2011年冰災中，南方電網已經安裝的19套直流融冰裝置首次得到了全面實戰檢驗，發揮了巨大的作用，累計對IlOkV及以上線路融冰227次，其中500kV線路40余次。[0009]鑒于直流融冰裝置實際應用效果，我國電網企業從2011年開始又進行了新一輪的大規模推廣應用。2009-2011年覆冰期中的實際應用中發現現有直流融冰裝置存在需要優化的地方:①換流器中飽和電抗器噪聲較大； 對短線路融冰出現電流斷續；@需要接入輸電線路才能進行融冰裝置通流試驗，既受電網運行方式限制，也給電網的正常運行造成影響。
發明內容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種大大降低直流融冰裝置運行時的噪聲，使其多種模式能夠實現相互自動轉換，不需要接入輸電線路即可完成直流融冰裝置的通流試驗，有效地解決日常運行維護問題的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路。本實用新型設計合理，方便實用。本實用新型的技術方案是:本實用新型的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，包括不帶飽和電抗器的六脈動換流器R，電抗器Lla、Llb、Llc，電抗器L2a、L2b、L2c，三相刀閘 Sacl、Sac2、Sac3，單相刀閘 SV1、SV2、SV3、SV4、SV5，直流側轉換刀閘 Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4,隔離刀閘K，斷路器QF，以及控制保護系統CP。不帶飽和電抗器的六脈動換流器R與電抗器Lla、Lib、Llc相連，與電抗器L2a、L2b、L2c相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過三相刀閘Sacl與電抗器Lie、Lib、Lla分別對應相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過隔離刀閘K和斷路器QF與變電站35kV或IOkV母線相連；三相刀閘Sac3 —端與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R —端相連，另一端短接；三相刀閘Sac2 —端與電抗器L2a、L2b、L2c相連,另一端短接；單相刀閘SVl、SV2、SV3與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R中閥臂V1、V2、V3、V4、V5、V6相連，單相刀閘SV4連接于電抗器L2b和電抗器L2c相間，單相刀閘SV5連接于電抗器 L2a 和電抗器 L2c 相間；刀閘 Sacl、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4和斷路器QF的位置信號及換流器交流側電流信號Iva、Ivb, Ivc及直流側電流信號Idp、Idn及直流側電壓信號Udp、Udn及六脈動換流器R的監測信號接入控制保護系統CP ;控制保護系統CP發出刀閘和斷路器QF的分合命令及發出六脈動換流器R的控制和觸發命令。上述轉換電路中電抗器Lla、Llb、Llc的電感值為電抗器L2a、L2b、L2c的0.05-0.2倍，電抗器Lla、Lib、Llc的額定電流值按融冰模式要求設計，電抗器L2a、L2b、L2c的額定電流值按晶閘管控制電抗器(TCR)或晶閘管投切電抗器(TSR)模式要求設計。上述自動轉換電路運行于直流融冰及其等效試驗模式時電抗器Lla、Lib、Llc作為換相電抗器運行，電抗器L2a、L2b、L2c作為平波電抗器運行上述自動轉換電路運行于晶閘管控制電抗器(TCR)模式時，電抗器Lla、Llb、Llc，電抗器L2a、L2b、L2c作為相控電抗器運行。上述自動轉換電路運行于晶閘管投切電抗器(TSR)模式時，電抗器Lla、Llb、Llc，電抗器L2a、L2b、L2c作為投切電抗器運行。本實用新型由于帶有平波電抗器結構，不需要接入輸電線路即可完成直流融冰裝置的通流試驗，并使得直流融冰裝置在不融冰時可轉換為晶閘管控制電抗器(TCR)或晶閘管投切電抗器(TSR)運行。本實用新型直流融冰裝置中的換流器不帶飽和電抗器，大大降低直流融冰裝置運行時的噪聲；通過設置刀閘，使得晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電抗器(TSR)、直流融冰及其等效試驗功能等多種模式能夠實現相互自動轉換；不需要接入輸電線路即可完成直流融冰裝置的通流試驗，有效地解決日常運行維護的問題。本實用新型能夠實現晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電抗器(TSR)、直流融冰及其等效試驗功能相互自動轉換的電路，適用于高壓及特高壓電網輸電線路的融冰，本實用新型的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路設計合理，方便實用。本實用新型的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路的轉換方法操作簡單，使用方便。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步詳細說明。
圖1為本實用新型的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路的原理接線圖。圖2為本實用新型接在220kV主變IOkV側的實施例。圖3為本實用新型接在500kV主變35kV側的實施例。圖1、圖2和圖3中Uab、Ubc、Uca為IOkV或35kV母線三相電壓，Iva、Ivb、Ivc為換流器交流側側電流，Idp和Idn直流側電流，Udp、Udn為直流側電壓，K為交流側隔離刀閘，QF為交流側斷路器，Kl為交流側隔離刀閘，QFl為交流側斷路器，F為濾波器組。
具體實施方式
實施例:本實用新型的結構示意圖如圖1，本實用新型的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，包括不帶飽和電抗器的六脈動換流器R，電抗器Lla、Lib、Lie,電抗器L2a、L2b、L2c,三相刀閘Sacl、Sac2、Sac3，單相刀閘SV1、SV2、SV3、SV4、SV5，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4,隔離刀閘K，斷路器QF，以及控制保護系統CP。不帶飽和電抗器的六脈動換流器R與電抗器Lla、Lib、Llc相連，與電抗器L2a、L2b、L2c相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過三相刀閘Sacl與電抗器Lie、Lib、Lla分別對應相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過隔離刀閘K和斷路器QF與變電站35kV或IOkV母線相連；三相刀閘Sac3 —端與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R —端相連，另一端短接；三相刀閘Sac2 —端與電抗器L2a、L2b、L2c相連，另一端短接；單相刀閘SVl、SV2、SV3與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R中閥臂V1、V2、V3、V4、V5、V6相連，單相刀閘SV4連接于電抗器L2b和電抗器L2c相間，單相刀閘SV5連接于電抗器 L2a 和電抗器 L2c 相間；刀閘 Sacl、Sac2、Sac3、K、SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、SdC2、SdC3、SdC4和斷路器QF的位置信號及換流器交流側電流信號Iva、lvb、lvc及直流側電流信號Idp、Idn及直流側電壓信號Udp、Udn及六脈動換流器R的監測信號接入控制保護系統CP ;控制保護系統CP發出刀閘和斷路器QF的分合命令及發出六脈動換流器R的控制和觸發命令。實施例1:本實施例中，本實用新型電路通過交流側隔離刀閘K及斷路器QF接于220kV主變IOkV側，濾波器組F進行無功補償和諧波抑制，通過隔離刀閘Kl和斷路器QFl接在IOkV母線上，如圖4所示。IOkV母線三相電壓Uab、Ubc、Uca、換流器交流側電流Iva、Ivb, Ivc、直流側電流Idp、Idn、直流側電壓Udp、Udn、換流器監測信號、刀閘監測信號、斷路器監測信號等接入控制保護系統CP，刀閘、斷路器和換流器控制命令由控制保護系統CP發出。其晶閘管控制電抗器TCR、晶閘管投切電抗器TSR、直流融冰及其等效試驗功能等各種模式中的實現方案是:I)一去一回直流融冰模式，即A-B相導線串聯融冰:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SV1、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4和單相刀閘SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2閉合，直流側轉換刀閘Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；2)二去一回直流融冰模式，即AB相導線并聯后再與C相導線串聯融冰:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2和三相刀閘Sac3閉合；單相刀閘SV1、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4和單相刀閘SV5閉合，直流側轉換刀閘SdCl、SdC2、SdC4閉合，直流側轉換刀閘Sdc3斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；3)開路試驗模式:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2和三相刀閘Sac3閉合；單相刀閘SVl、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4、SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；4)零功率試驗模式:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SVl、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4和單相刀閘SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc4斷開，直流側轉換刀閘Sdc2、Sdc3閉合；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；5)晶閘管控制電抗器TCR模式:三相刀閘Sacl閉合，三相刀閘Sac2、Sac3斷開；單相刀閘SVl、SV2、SV3閉合，單相刀閘SV4、SV5斷開，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路器QF閉合；6)晶閘管投切電抗器TSR模式:三相刀閘Sacl閉合，三相刀閘Sac2、Sac3斷開；單相刀閘SV1、SV2、SV3閉合，單相刀閘刀SV4、SV5斷開，直流側轉換刀閘SdCl、SdC2、SdC3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路器QF閉合。上述一去一回直流融冰模式、二去一回直流融冰模式、開路試驗模式和零功率試驗模式中，電抗器Lla、Lib、Llc作為換相電抗器運行，電抗器L2a、L2b、L2c作為平波電抗器運行。上述晶閘管控制電抗器TCR模式中，電抗器Lla、Llb、Llc,電抗器L2a、L2b、L2c作為相控電抗器運行。上述晶閘管投切電抗器TSR模式中，電抗器Lla、Llb、Llc,電抗器L2a、L2b、L2c作為投切電抗器運行。實施例2:本實施例中，本實用新型電路通過交流側隔離刀閘K及斷路器QF接于500kV主變35kV側，濾波器組F進行無功補償和諧波抑制，通過隔離刀閘Kl和斷路器QFl接在35kV母線上，如圖5所示。35kV母線三相電壓Uab、Ubc、Uca、換流器交流側電流Iva、Ivb, I vc、直流側電流Idp、Idn、直流側電壓Udp、Udn、換流器監測信號、刀閘監測信號、斷路器監測信號等接入控制保護系統CP，刀閘、斷路器和換流器控制命令由控制保護系統CP發出。其晶閘管控制電抗器TCR、晶閘管投切電抗器TSR、直流融冰及其等效試驗功能等各種模式中的實現方案是:I) 一去一回直流融冰模式，即A-B相導線串聯融冰:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SV1、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4、SV5閉合，直流側轉換刀閘SdcU Sdc2閉合，直流側轉換刀閘Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；2)二去一回直流融冰模式，即AB相導線并聯后再與C相導線串聯融冰:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SVl、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4、SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc4閉合，直流側轉換刀閘Sdc3斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；3)開路試驗模式:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SV1、SV2.SV3斷開，單相刀閘SV4、SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；4)零功率試驗模式:三相刀閘Sacl斷開，三相刀閘Sac2、Sac3閉合；單相刀閘SV1、SV2、SV3斷開，單相刀閘SV4、SV5閉合，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc4斷開，直流側轉換刀閘Sdc2、Sdc3閉合；交流側隔離刀閘K和斷路QF器閉合；5)晶閘管控制電抗器TCR模式:三相刀閘Sacl閉合，三相刀閘Sac2、Sac3斷開；單相刀閘SV1、SV2、SV3閉合，單相刀閘SV4、SV5斷開，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路器QF閉合；6)晶閘管投切電抗器TSR模式:三相刀閘Sacl閉合，三相刀閘Sac2、Sac3斷開；單相刀閘SV1、SV2、SV3閉合，單相刀閘SV4、SV5斷開，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4斷開；交流側隔離刀閘K和斷路器QF閉合。上述一去一回直流融冰模式、二去一回直流融冰模式、開路試驗模式和零功率試驗模式中，電抗器Lla、Lib、Llc作為換相電抗器運行，電抗器L2a、L2b、L2c作為平波電抗器運行。上述晶閘管控制電抗器TCR模式中，電抗器Lla、Llb、Llc,電抗器L2a、L2b、L2c作為相控電抗器運行。上述晶閘管投切電抗器TSR模式中，電抗器Lla、Llb、Llc，電抗器L2a、L2b、L2c作為投切電抗器運行。
權利要求1.一種多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，包括不帶飽和電抗器的六脈動換流器R,電抗器 Lla、Lib、Lie,電抗器 L2a、L2b、L2c，三相刀閘 Sacl、Sac2、Sac3，單相刀閘 SVl、SV2、SV3、SV4、SV5，直流側轉換刀閘Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4，隔離刀閘K，斷路器QF，以及控制保護系統CP，不帶飽和電抗器的六脈動換流器R與電抗器Lla、Lib、Llc相連，與電抗器L2a、L2b、L2c相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過三相刀閘Sacl與電抗器Lie、Lib、Lla分別對應相連；電抗器L2a、L2b、L2c通過隔離刀閘K和斷路器QF與變電站35kV或IOkV母線相連；三相刀閘Sac3 —端與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R —端相連，另一端短接；三相刀閘Sac2 —端與電抗器L2a、L2b、L2c相連，另一端短接；單相刀閘SV1、SV2、SV3與不帶飽和電抗器的六脈動換流器R中閥臂V1、V2、V3、V4、V5、V6相連，單相刀閘SV4連接于電抗器L2b和電抗器L2c相間，單相刀閘SV5連接于電抗器L2a和電抗器L2c相間；刀閘Sacl、Sac2、Sac3、K、SVl、SV2、SV3、SV4、SV5、Sdcl、Sdc2、Sdc3、Sdc4 和斷路器 QF 的位置信號及換流器交流側電流信號Iva、Ivb, Ivc及直流側電流信號Idp、Idn及直流側電壓信號Udp、Udn及六脈動換流器R的監測信號接入控制保護系統CP ;控制保護系統CP發出刀閘和斷路器QF的分合命令及發出六脈動換流器R的控制和觸發命令。
2.根據權利要求1所述的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，其特征在于，上述轉換電路中電抗器Lla、Lib、Llc的電感值為電抗器L2a、L2b、L2c的0.05-0.2倍。
3.根據權利要求1所述的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，其特征在于，在上述自動轉換電路運行于直流融冰及其等效試驗模式時，電抗器Lla、Lib、Llc作為換相電抗器運行，電抗器L2a、L2b、L2c作為平波電抗器運行。
4.根據權利要求1所述的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，其特征在于，上述自動轉換電路運行于晶閘管控制電抗器TCR模式時，電抗器Lla、Lib、Lie,電抗器L2a、L2b、L2c作為相控電抗器運行。
5.根據權利要求1所述的多功能六脈動直流融冰自動轉換電路，其特征在于，上述自動轉換電路運行于晶閘管投切電抗器TSR模式時，電抗器Lla、Lib、Lie,電抗器L2a、L2b、L2c作為投切電抗器運行。
專利摘要本實用新型是一種多功能六脈動直流融冰自動轉換電路。包括不帶飽和電抗器的六脈動換流器R，電抗器L1a、L1b、L1c，電抗器L2a、L2b、L2c，三相刀閘Sac1、Sac2、Sac3，單相刀閘SV1、SV2、SV3、SV4、SV5，直流側轉換刀閘Sdc1、Sdc2、Sdc3、Sdc4，隔離刀閘K，斷路器QF，以及控制保護系統CP。帶飽和電抗器的脈動換流器R為六脈動換流器。本實用新型大大降低融冰裝置運行時的噪聲；晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電抗器(TSR)、融冰及其等效試驗功能等多種模式能夠實現相互自動轉換；不需要接入輸電線路即可完成直流融冰裝置的通流試驗，有效地解決日常運行維護的問題。
文檔編號H02G7/16GK202978175SQ20112044191
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者傅闖, 饒宏, 黎小林 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司