一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼svg裝置制造方法
【專利摘要】本發明是一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，包括網側高壓斷路器、多繞組移相降壓變壓器和變流器組件，多繞組移相降壓變壓器的原邊通過網側高壓斷路器連接電網，多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組接變流器組件，變流器組件的輸出端連接電網的架空線；變流器組件包括由全控整流單元和不可控整流單元組成整流單元組，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的輸入端分別經低壓斷路器與對應的多繞組移相降壓變壓器的次邊獨立繞組連接，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的直流輸出端并聯連接作為整流單元組的直流輸出。本發明操作更方便、實用性更強、效率更高、維護更方便及價格更低廉。
【專利說明】—種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種直流融冰兼SVG裝置，具體說是一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置。
【背景技術】
[0002]我國2008年初發生的低溫雨雪冰凍災害，導致南方電網區域的大部分地區電網設施遭受到嚴重破壞，西電東送也受到嚴重影響。為提高電網對極端氣候、重大自然災害的抵御能力，南方電網啟動了 “直流融冰裝置樣機研制”項目，開啟了國內該領域的先河。隨著環境的惡化，極端惡劣天氣時有發生，研發一種簡單實用又經濟的直流融冰裝置仍很有現實意義。
[0003]直流融冰原理是將覆冰線路作為負載，對其施加直流融冰電源，其中直流融冰電源采用較低電壓提供短路電流對覆冰線路進行加熱，進而使覆冰融化。而當前的直流融冰電源僅有融冰功能，只是會在冬季的特定時間內才能發揮作用，存在功能單一的缺點，同時該缺點導致其性價比較低，使其不具備良好的工程應用推廣前景。
[0004]為此，中國發明專利申請CN 102761085 A，公開了一種直流融冰電源拓撲，其包括第一網側高壓斷路器、第二網側高壓斷路器、多繞組移相降壓變壓器、變流器和隔離開關模塊，變流器為鏈式多電平變流器，通過兩個高壓斷路器和隔離開關的切換實現直流融冰和SVG功能的轉換，但該直流融冰電源存在以下缺陷:(1)拓撲結構復雜，操作繁瑣，在直流融冰和無功補償功能之間的切換，需要經過多個開關操作才能完成拓撲結構的轉換；⑵輸出直流電壓可調范圍小，必須在滿足可控整流條件的直流電壓以上進行調節，無法有效適應不同長度的輸電線路；(3) SVG的容量與直流融冰容量不能根據變電站的實際需求比例配置；⑷裝置體積龐大，運輸極不方便；(5)對于單一功能的直流融冰裝置，絕大部分時間(線路不需融冰)處于閑置狀態，裝置的利用率低，投入融冰之前必須進行全面檢查和試驗，否則其運行安全、可靠性難以保證。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的主要技術問題是:如何實現直流電壓大小可以調節；不需融冰時，如何達到無功補償的目的，從而兼具SVG功能，進而提高利用率；如何實現操作更方便、實用性更強、效率更高、維護更方便及價格更低廉。
[0006]本發明解決以上技術問題的技術方案是:
一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，包括:網側高壓斷路器、多繞組移相降壓變壓器和變流器組件，多繞組移相降壓變壓器的原邊通過網側高壓斷路器連接電網，多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組接變流器組件，變流器組件的輸出端連接電網的架空線；變流器組件包括至少一個由全控整流單元和不可控整流單元組成整流單元組，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的輸入端分別經低壓斷路器與對應的多繞組移相降壓變壓器的次邊獨立繞組連接，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的直流輸出端并聯連接作為整流單元組的直流輸出，整流單元組的直流輸出端依次串聯形成一條直流輸出回路。
[0007]這樣，本發明提供的直流融冰兼SVG裝置包含若干個由IGBT全控整流單元和二極管不控整流器單元并聯而成的整流單元組，直接增大了融冰的輸出容量。每個單元的輸入部分通過低壓斷路器與多繞組降壓變壓器的一個輸出繞組相連，各整流單元組直流輸出部分直接串聯成高壓輸出，直流電壓大小可通過改變單元組的串連數量，用分合各單元的低壓斷路器進行擋位調節；當需要融冰時，輸出的直流電壓施加在結冰電網上，利用大電流使架空線發熱的原理實現融冰；在不需融冰時，由IGBT模塊構成的全控整流單元可根據指令向電網發出感性或容性無功電流，達到無功補償的目的，使本直流融冰裝置兼具了 SVG功能，從而可提高裝置的利用率。
[0008]由此可見，在直流融冰時，不控整流單元采用多脈波整流，IGBT全控單元采用全控整流方式，以減少變壓器的輸入電流諧波；不融冰時，電網正常情況下做電網無功補償用，設備的利用率高，由IGBT構成的三相四象限全控整流器根據指令向電網發出感性或容性無功電流，達到無功補償的目的；利用簡單的線路結構可獲得一舉兩得的效果。
[0009]本發明進一步限定的技術方案是:
前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中全控整流單元為三相全控整流電路，其交流輸入端經三相LC濾波器與低壓斷路器連接，三相全控整流電路由A相IGBT模塊、B相IGBT模塊和C相IGBT模塊組成，每一相的IGBT模塊均由兩個功率管構成，A相IGBT模塊、B相IGBT模塊和C相IGBT模塊的直流輸出端并聯，作為全控整流單元的直流輸出。
[0010]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中三相全控整流電路的直流輸出端接有電容，用于維持母線電壓穩定和直流濾波。
[0011]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中不可控整流單元為三相二極管整流橋，三相二極管整流橋的三相直流輸出端并聯，作為三相二極管整流橋的直流輸出。
[0012]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中多繞組移相降壓變壓器的原邊繞組采用星形連接方式或角形連接方式。
[0013]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組采用角形連接方式。
[0014]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中網側高壓斷路器的電壓等級根據變電站內部電壓等級確定，為7.2kV、12kV或40.5kV。
[0015]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中網側高壓斷路器連接于電網，利用網側高壓斷路器的分合閘實現本裝置的遠程分合閘。
[0016]前述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其中網側高壓斷路器的輸出接多繞組移相降壓變壓器，多繞組移相降壓變壓器作電壓匹配用，將輸入高壓降到低壓，多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組輸出接全控整流單元和不可控整流單元，位于同一整流單元組的全控整流單元和不可控整流單元將交流電壓變換成直流電壓，并聯輸出；所有整流單元組直流輸出依次串聯，最終的輸出直流電壓即為加在架空線的電壓。
[0017]本發明的有益效果是:⑴系統簡單，操作維護性強，采用單元化的設計，單個整流單元出現故障不影響整個設備的使用；⑵實用性強，可滿足客戶不同需求，可對變電站中所有不同電壓等級的線路進行融冰工作；進行融冰時，根據架空線的截面積和長度確定變流器的輸出直流電壓值，從而確定串聯的整流器的數量，通過不控和全控整流單元的輸入接觸器(斷路器)的分合閘進行切投使用，切投速度快，融冰工作量小；⑶單元組中，不控與全控整流單元輸出的直流電壓一致，但輸出直流電流和功率可以不一樣，這樣融冰功率與SVG的容量可以根據實際要求比例配置；⑷變壓器次邊繞組可采用移相繞組方式，在直流融冰時，不控整流單元采用多脈波整流，IGBT全控單元采用全控整流方式，以減少變壓器的輸入電流諧波；(5)不融冰時，電網正常情況下做電網無功補償用，設備的利用率高，由IGBT構成的三相四象限全控整流器根據指令向電網發出感性或容性無功電流，達到無功補償的目的；(6)在實施SVG應用的基礎上加入融冰功能，投資少，作用大；(7)本裝置平時可一直當作SVG在使用，在緊急情況下，設備可直接投入融冰使用，因而大大減少了使用前的設備檢修工作量和費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的電路原理框圖。
[0019]圖2是本發明的整流單元組的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
本實施例提供一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，電路原理框圖如圖1所示，包括:網側高壓斷路器QF、多繞組移相降壓變壓器TMl和變流器組件，多繞組移相降壓變壓器TMl的原邊通過網側高壓斷路器QF連接電網，多繞組移相降壓變壓器TMl的次邊繞組接變流器組件，變流器組件的輸出端連接電網的架空線，變流器組件包括數個由全控整流單元和不可控整流單元組成的整流單元組，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的輸入端分別經第一低壓斷路器QF1、第二低壓斷路器QF2至第η低壓斷路器，與對應的多繞組移相降壓變壓器TMl的次邊獨立繞組連接，整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的直流輸出端并聯連接，作為整流單元組的直流輸出，整流單元組的直流輸出端依次串聯，形成一條直流輸出回路。本例中，多繞組移相降壓變壓器TMl的原邊繞組采用星形連接方式，此外，還可以采用角形連接方式；多繞組移相降壓變壓器TMl的次邊繞組為角形連接方式。
[0021]由全控整流單元和不可控整流單元組成的整流單元組的電路原理圖如圖2所示，全控整流單元為三相全控整流電路，其交流輸入端經三相LC濾波器(由三相電容Cl和三相電感LI構成)與低壓斷路器QFl連接，三相全控整流電路由A相IGBT模塊UA1、B相IGBT模塊UB1、C相IGBT模塊UCl組成，每一相的IGBT模塊均由兩個功率管構成，A相IGBT模塊UAl、B相IGBT模塊UBl、C相IGBT模塊UCl的直流輸出端并聯，作為全控整流單元的直流輸出，三相全控整流電路的直流輸出端接有電容CO。電容CO起到維持母線電壓穩定和直流濾波作用。不可控整流單元為三相二極管整流橋，三相二極管整流橋的三相直流輸出端并聯，作為三相二極管整流橋的直流輸出。圖中，UA2為A相二極管，UB2為B相二極管，UC2為C相二極管。全控整流單元和不可控整流單元的直流輸出端并聯連接，作為該整流單元組的直流輸出。
[0022]本例直流融冰兼SVG裝置中，網側高壓斷路器QF的電壓等級可根據變電站內部電壓等級確定，可為7.2kV、12kV或40.5kV等等。網側高壓斷路器QF連接于電網，利用網側高壓斷路器QF的分合閘可實現設備遠程分/合閘。網側高壓斷路器QF的輸出接多繞組移相降壓變壓器TM1，多繞組移相降壓變壓器TMl作電壓匹配用，將輸入高壓降到低壓，次邊繞組輸出接全控整流單元和不可控整流單元，位于同一整流單元組的全控整流單元和不可控整流單元將交流電壓變換成直流電壓，并聯輸出；所有整流單元組直流輸出依次串聯，最終的輸出直流電壓即為加在架空線的電壓。
[0023]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，包括:網側高壓斷路器、多繞組移相降壓變壓器和變流器組件，所述多繞組移相降壓變壓器的原邊通過所述網側高壓斷路器連接電網，所述多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組接所述變流器組件，所述變流器組件的輸出端連接電網的架空線；其特征在于:所述變流器組件包括至少一個由全控整流單元和不可控整流單元組成整流單元組，所述整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的輸入端分別經低壓斷路器與對應的多繞組移相降壓變壓器的次邊獨立繞組連接，所述整流單元組中的全控整流單元和不可控整流單元的直流輸出端并聯連接作為整流單元組的直流輸出，所述整流單元組的直流輸出端依次串聯形成一條直流輸出回路。
2.如權利要求1所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述全控整流單元為三相全控整流電路，其交流輸入端經三相LC濾波器與低壓斷路器連接，所述三相全控整流電路由A相IGBT模塊、B相IGBT模塊和C相IGBT模塊組成，每一相的IGBT模塊均由兩個功率管構成，A相IGBT模塊、B相IGBT模塊和C相IGBT模塊的直流輸出端并聯，作為所述全控整流單元的直流輸出。
3.如權利要求2所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述三相全控整流電路的直流輸出端接有電容，用于維持母線電壓穩定和直流濾波。
4.如權利要求1所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述不可控整流單元為三相二極管整流橋，所述三相二極管整流橋的三相直流輸出端并聯，作為三相二極管整流橋的直流輸出。
5.如權利要求1-4中任一權利要求所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述多繞組移相降壓變壓器的原邊繞組采用星形連接方式或角形連接方式。
6.如權利要求1-4中任一權利要求所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組采用角形連接方式。
7.如權利要求1-4中任一權利要求所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述網側高壓斷路器的電壓等級根據變電站內部電壓等級確定，為7.2kV、12kV 或 40.5kV。
8.如權利要求1-4中任一權利要求所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述網側高壓斷路器連接于電網，利用網側高壓斷路器的分合閘實現本裝置的遠程分合閘。
9.如權利要求1-4中任一權利要求所述的全控和不控整流單元并聯的直流融冰兼SVG裝置，其特征在于:所述網側高壓斷路器的輸出接多繞組移相降壓變壓器，多繞組移相降壓變壓器作電壓匹配用，將輸入高壓降到低壓，多繞組移相降壓變壓器的次邊繞組輸出接全控整流單元和不可控整流單元，位于同一整流單元組的全控整流單元和不可控整流單元將交流電壓變換成直流電壓，并聯輸出；所有整流單元組直流輸出依次串聯，最終的輸出直流電壓即為加在架空線的電壓。
【文檔編號】H02G7/16GK104037705SQ201410284918
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】周細文, 黃慶利, 章輝, 孫麗, 孫旻 申請人:江蘇有能新能源有限公司