[发明专利]一种基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流融冰兼SVG装置，具体说是一种基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置。

背景技术

我国2008年初发生的低温雨雪冰冻灾害，导致南方电网区域的大部分地区电网设施遭受到严重破坏，西电东送也受到严重影响。为提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，南方电网启动了“直流融冰装置样机研制”项目，开启了国内该领域的先河。随着环境的恶化，极端恶劣天气时有发生，研发一种简单实用又经济的直流融冰装置仍很有现实意义。

直流融冰原理是将覆冰线路作为负载，对其施加直流融冰电源，其中直流融冰电源采用较低电压提供短路电流对覆冰线路进行加热，进而使覆冰融化。而当前的直流融冰电源仅有融冰功能，只是会在冬季的特定时间内才能发挥作用，存在功能单一的缺点，同时该缺点导致其性价比较低，使其不具备良好的工程应用推广前景。

为此，中国发明专利申请CN 102761085 A，公开了一种直流融冰电源拓扑，其包括第一网侧高压断路器、第二网侧高压断路器、多绕组移相降压变压器、变流器和隔离开关模块，变流器为链式多电平变流器，通过两个高压断路器和隔离开关的切换实现直流融冰和SVG功能的转换，但该直流融冰电源存在以下缺陷：⑴拓扑结构复杂，操作繁琐，在直流融冰和无功补偿功能之间的切换，需要经过多个开关操作才能完成拓扑结构的转换；⑵输出直流电压可调范围小，必须在满足可控整流条件的直流电压以上进行调节，无法有效适应不同长度的输电线路；⑶SVG的容量与直流融冰容量不能根据变电站的实际需求比例配置；⑷装置体积庞大，运输极不方便；⑸对于单一功能的直流融冰装置, 绝大部分时间( 线路不需融冰) 处于闲置状态，装置的利用率低，投入融冰之前必须进行全面检查和试验，否则其运行安全、可靠性难以保证。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是：如何实现直流电压大小可以调节；不需融冰时，如何达到无功补偿的目的，从而兼具SVG功能，进而提高利用率；如何实现操作更方便、实用性更强、效率更高、维护更方便及价格更低廉。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置，包括：网侧高压断路器、多绕组移相降压变压器和变流器，多绕组移相降压变压器的原边通过网侧高压断路器连接电网，多绕组移相降压变压器的次边绕组接变流器，变流器的输出端连接电网的架空线；变流器由至少一个全控整流单元组成，全控整流单元的输入端分别经低压断路器与对应的多绕组移相降压变压器的次边独立绕组连接，全控整流单元的输出端正负极依次串联，形成直流输出回路作为本装置的直流输出。

这样，本发明提供的直流融冰兼SVG装置的直流电压大小可以调节，通过分合各单元的低压断路器从而改变单元的串连数量；也可通过调节全控整流单元的直流电压进行微调，调节幅度为本单元额定电压的0-15%。当需要融冰时，输出的直流电压施加在结冰电网上，利用大电流使架空线发热的原理实现融冰；在不需融冰时，由IGBT模块构成的全控整流单元可根据指令向电网发出感性或容性无功电流，达到无功补偿的目的，使本直流融冰装置兼具了SVG功能，从而提高了装置的利用率。

由此可见，进行融冰时，根据架空线的截面积和长度确定变流器的输出直流电压值，从而确定串联的整流器的数量，通过全控整流单元的输入接触器（断路器）的分合闸进行切投使用；不融冰时，电网正常情况下做电网无功补偿用，由IGBT构成的三相四象限全控整流器根据指令向电网发出感性或容性无功电流，达到无功补偿的目的；利用简单的线路结构可获得一举两得的效果。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置，其中全控整流单元为三相全控整流电路，其交流输入端经三相LC滤波器与低压断路器连接，三相全控整流电路由A相IGBT模块、B相IGBT模块和C相IGBT模块组成，每一相的IGBT模块均由两个功率管构成，A相IGBT模块、B相IGBT模块和C相IGBT模块的直流输出端并联，作为全控整流单元的直流输出。

前述的基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置，其中三相全控整流电路的直流输出端接有电容，用于维持母线电压稳定和直流滤波。

前述的基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置，其中多绕组移相降压变压器的原边绕组采用星形连接方式或角形连接方式。

前述的基于全控整流单元的直流融冰兼SVG装置，其中多绕组移相降压变压器的次边绕组采用角形连接方式。