集约型直流融冰装置大功率无功补偿系统的制作方法

本发明属于电气工程技术领域，尤其涉及一种集约型直流融冰装置大功率无功补偿系统。

背景技术：

直流融冰是电网抗击雨雪冰冻灾害最直接有效的手段，在冬季覆冰期有力保障了大电网的安全稳定运行。但早期的直流融冰装置普遍功能结构单一、仅具有融冰功能并只在冬季线路覆冰时使用，导致装置利用率极低，长期处于闲置状态。集约型直流融冰装置是在直流融冰的基础上兼具了动态无功补偿功能，因此装置可在非覆冰期对电网进行动态无功补偿，极大地提高了装置利用率。

但无功补偿部件结构复杂，现有结构中基本组成柜体体积大，占地面积大；器件繁杂，为满足绝缘要求，布置松散，缺乏模块化单元设计，空间浪费严重；同时导致后期运维检修成本高。此外当装置容量较大时通常采用水冷方式进行散热，该方式可靠性低，且在缺水无水地区往往难以开展。以上这些缺点制约了集约型直流融冰装置的推广应用。因此迫切需要针对集约型直流融冰装置设计一种简单，紧凑，占地面积小，运维检修方便，采用高可靠性风冷散热的大功率无功补偿部件结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种密闭风冷散热的集约型直流融冰装置大功率无功补偿系统，以保证绝缘效果，从而能够紧密排列，实现结构紧凑、降低占地面积。

本发明提供的这种集约型直流融冰装置大功率无功补偿系统，它包括进线柜、启动柜、功率柜、控制柜、冷却空调机组和循环风道；进线柜、启动柜和功率柜按照电气连接顺序依次排列，控制柜位于远方主控室，控制柜与功率柜之间通过光纤连接实现通信，冷却空调机组外接有循环风道，功率柜内设散热风道，柜壁上设有出风口和进风口，出风口、进风口均与散热风道连通，冷却空调机组产生的冷气由循环风道输送至进风口处进入散热风道对功率柜散热，工作完成后自出风口汇入循环风道中回流至冷却空调机组，形成密闭的散热循环通道。

在一个具体实施方式中，在所述进线柜内部设置有小车式断路器、隔离刀闸、接地刀闸及测量保护系统，进线柜的输入端与启动柜相连，输出端通过电缆与交流电网相连，测量保护系统用于控制小车式断路器在系统发生故障时跳闸，避免造成电网扰动及损坏装置。

作为优选，使所述测量保护系统包括电压互感器、电流互感器及保护电路，保护电路与电压互感器连接并对电压互感器进行保护，保护电路与电流互感器连接并对电流互感器进行保护，电压互感器用于测量电网电压信号并上传控制柜，电流互感器用于测量装置输出电流信号并上传控制柜，根据上传的电压测量信号和电流测量信号控制所述小车式断路器开断。

所述启动柜内设用于实现无功补偿系统初始上电时软启动的回路，该回路包括固定式断路器和限流电阻，固定式断路器并联于限流电阻两端，初始上电时，固定式断路器处于分位，交流电网经限流电阻对功率模块中的储能电容进行充电，充电完成后，控制固定式断路器关合，软启动完成。

所述功率柜内设上、中、下三层层板，对应a、b、c三相，各层板上均设有用于安装功率模块的导轨，每一相均设有一个冗余模块；各功率模块均包括一个完整的h桥逆变电路，各功率模块外均设有旁路开关，使任意一相在不多于一个模块故障的情况下，可通过机械旁路结构将故障模块切除，保证装置继续进行无功补偿。

所述功率柜中各功率模块采用z字形连接排列，各功率柜内部功率模块之间采用星形连接或三角形连接，相邻功率柜之间同层功率模块采用铜排连接。

所述功率柜有多个，各功率柜的进风口均位于柜体的底部，出风口均位于柜体的顶部，每个功率柜内的散热风道通过进风口和吹风口并联接入循环风道。

所述进线柜、启动柜、功率柜、控制柜的柜门上均设有闭锁逻辑。

本发明在冷却空调机组外接循环风道，功率柜内设散热风道，柜壁上设有出风口和进风口，出风口、进风口均与散热风道连通，冷却空调机组产生的冷气由循环风道输送至进风口处进入散热风道对功率柜散热，工作完成后自出风口汇入循环风道中回流至冷却空调机组，形成密闭的散热循环通道，得以保证绝缘效果，从而能够紧密排列，实现结构紧凑、降低占地面积；同时本发明采用风冷的散热方式，可靠性较好，能够适用于缺水少水地区，适用范围广。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的布置示意图。

图2为本优选实施例中进线柜内各部件的功能模块图。

图3为本优选实施例中启动柜内各部件的功能模块图。

图4为本优选实施例中功率柜的剖视示意图。

图示序号：

1—进线柜；

2—启动柜；

3—功率柜，31—进风口，32—出风口，33—层板，34—导轨，35—功率模块；

4—控制柜；

5—冷却空调机组；

6—循环风道；

7—闭锁逻辑。

具体实施方式

本实施例用于额定容量100mvar，额定电压20kv的变压器时，按如图1所示方式布置，包括两台进线柜1，两台启动柜2，22台功率柜3，1台控制柜4，一个冷却空调机组5和循环风道6。其中进线柜、启动柜和功率柜分两排布置，按电气连接顺序排列，并排布置于现场，控制柜设置于远方主控室，通过光纤与其他柜体进行通信。控制柜可对无功补偿在恒无功模式和恒功率因数两种模式间进行切换，同时无功补偿部件中的各种电气信息量在控制柜进行汇控。进线柜输出端通过电缆连接至变压器副边，变压器为三绕组变压器，变压器原边与交流电网三相分别对应相连。进线柜输入端与相邻启动柜输出端相连。启动柜输入端与相邻功率柜输出端相连。功率柜内部功率模块之间可采用星形连接或三角形连接。

如图2所示，进线柜1内部设置有小车式断路器、接地刀闸及测量保护系统，小车式断路器一端连接与柜体输出端用于与交流电网相连，一端连接于柜体输入端与启动柜相连。接地刀闸设置于断路器输出端靠启动柜侧，用于在装置检修时，确保装置可靠接地。测量保护系统输入端与各传感器回路相连，输出端连接断路器控制回路，通过采集柜体内部电压、电流等信号，在发生故障的情况下及时跳开断路器实现对装置的保护。测量保护系统包括电压互感器、电流互感器及保护电路，保护电路分别与电压互感器及电流互感器连接，电压互感器用于测量进线柜输出端电网电压信号并上传控制柜，电流互感器用于测量装置输出电流信号并上传控制柜，根据上传的电压测量信号和电流测量信号控制小车式断路器开断，小车式断路器关合控制无功补偿部件投入或退出运行，当无功补偿部件退出运行时，应将小车式断路器抽出。进线柜的输入端与启动柜相连，输出端通过电缆与交流电网相连，测量保护系统用于控制小车式断路器在系统发生故障时跳闸，避免造成电网扰动及损坏装置。

如图3所示，启动柜2内设用于实现无功补偿系统初始上电时软启动的回路，该回路包括固定式断路器和限流电阻，固定式断路器并联于限流电阻两端，初始上电时，固定式断路器处于分位，交流电网经限流电阻对功率模块中的储能电容进行充电，充电完成后，控制固定式断路器关合，软启动完成。

如图4所示，功率柜3的柜体为矩型柜体，其底部柜壁上设有进风口31，顶部柜壁上设有出风口32，进风口与出风口连通，柜体内腔为一个密闭的散热通道，每个功率柜均通过进风口和出风口并联接入循环风道，与冷却空调机组连接构成闭式循环散热系统，实现内部功率模块单元可靠散热，同时避免了柜体内部因污秽造成的绝缘下降，运维方便。同时功率柜内设上、中、下三层层板33，对应a、b、c三相，各层板上均设有用于安装功率模块的导轨34，导轨34采用用玻璃钢材质，在具备满足机械强度要求的同时，又可以满足绝缘要求，每个导轨上均设有两个功率模块35，功率模块能够沿导轨滑动。每一相均设有一个冗余模块；各功率模块均包括一个完整的h桥逆变电路，各功率模块外均设有旁路开关，使任意一相在不多于一个模块故障的情况下，可通过旁路开关将故障模块切除，保证装置继续进行无功补偿。功率柜有多个，各功率柜的进风口均位于柜体的底部，出风口均位于柜体的顶部，每个功率柜内的散热风道通过进风口和吹风口并联接入循环风道；各功率柜内部功率模块之间采用星形连接或三角形连接，相邻功率柜之间同层功率模块采用铜排连接。

在各柜体的柜门上均设有闭锁逻辑7，闭锁逻辑7包括限位行程开关及防误操作电磁锁，装置运行过程中，电磁锁将始终处于吸合状态，所有柜门均无法开启。同时任意柜门未正确关闭时，行程开关内部继电器节点处于断开状态，所有行程开关内部继电器节点均串接入进线柜断路器合闸回路，因此任意柜门未正确关闭时，进线柜内断路器无法实现合闸，防止因误操作导致人身触电事故，保障了人身安全。

本发明在冷却空调机组外接循环风道，功率柜的内腔为散热风道，柜壁上设有出风口和进风口，出风口、进风口均与散热风道连通，冷却空调机组产生的冷气由循环风道输送至进风口处进入散热风道对功率柜散热，工作完成后自出风口汇入循环风道中回流至冷却空调机组，形成密闭的散热循环通道，得以保证绝缘效果，确保柜体内部不受污秽影响而造成绝缘下降，从而能够紧密排列，实现结构紧凑、降低占地面积；同时本发明采用风冷的散热方式，可靠性较好，能够适用于缺水少水地区，适用范围广。通过每一相的功率模块上的旁路开关可以快速将故障模块切除，保证装置继续进行无功补偿，极大地提高了装置的工作可靠性。通过测量保护系统得以实现在无功补偿部件发生故障时及时发出跳闸指令，避免造成电网扰动及损坏装置。