专利名称：可复用为tsc的直流融冰装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子应用装备技术领域，特别涉及一种可复用为TSC的直流 融冰装置。
背景技术：
输电线路覆冰和积雪会引起线路的跳闸、断线、倒杆、导线舞动、绝缘子闪络、通信 中断和大面积停电等事故。欧美、亚洲等国家都曾因输电线路覆冰引发安全事故，带来了巨 大的经济损失，我国也深受其害。因此冰雪灾害成为全世界许多国家的电网而临的共同问 题。自20世纪40年代以来，冰冻灾害的威胁是半个多世纪来电力系统、工业界与学术界一 直竭力应对的一大技术难题，研究切实可行的融冰技术及装备是具有重要理论意义和现实 价值的项目。将电能转化为热能的融冰技术是主要的除冰手段之一，从国内外目前技术水平来 看，“交流短路融冰”和“直流电流融冰法”是最为成熟可行的两种融冰手段。与“改变潮流 分布融冰”和“带负荷融冰法”相比，使用“交流短路融冰法”和“直流电流融冰法”需要把 线路调整到停运状态，虽然损失了部分输电能力，但能够彻底融解线路覆冰，保证电网的安 全稳定运行。输电线路采用传统的交流短路融冰方法，受导线最大允许电流的限制，通常需要 串联多条线路来进行阻抗匹配，造成多条线路停电，且多条线路的串联，将使融冰线路的电 抗大大增加，所需的融冰容量也大大增加，不利于电网中的功率平衡。与交流融冰法不同， 在一定的环境条件下，直流融冰所需要的电源容量只取决于融冰线路的单位直流电阻和导 线长度，不受线路交流电抗的影响，所需电源容量能够大大降低。在取得较好的性价比的 基础上，根据电网融冰的实际情况，可设计成移动式或固定式直流融冰设备，使用操作更为 灵活；在交流电源供电稳定的前提下，直流融冰方法串联的线路较少，减少了融冰的停电损 失，有利于电网的稳定安全运行，可以避免以往交流融冰技术存在的阻抗匹配困难、融冰时 操作多、负荷转移困难等不足，实现全网多条线路和多变电站的同时融冰，能较好地适应目 前电网220kV及以下变电站和线路融冰需要。考虑到线路覆冰主要是由于气候原因所引起的，因此融冰装置的使用具有很强的 周期性，只是在冬季的特定时间段内才能发挥效用。若融冰装置的作用比较单一，则其性价 比将会很差，不利于推广应用，同时由于长期不通电，装置的可靠性将下降，其日常的维护 也将存在一定的困难。
发明内容本实用新型的目的在于是提供一种可复用为TSC的直流融冰装置，根据现场需 要既可作为全控整流桥用于线路直流融冰，也可作为晶闸管投切电容器TSC用于动态无功 补偿，从而有效提高设备的利用率。本实用新型通过以下方案实现包括断路器、进线电抗器、直流平波电抗器、补偿电容器、第一三相隔离开关、第二三相隔离开关、第三三相隔离开关、第四三相隔离开关、第 五三相隔离开关、第六三相隔离开关、第七三相隔离开关、第八三相隔离开关和由第一功率 开关模块、第二功率开关模块、第三功率开关模块、第四功率开关模块、第五功率开关模块、 第六功率开关模块组成的三相桥臂，断路器直接接入三相电源，其后接入进线电抗器，而后 与功率开关模块构成的三相桥臂连接；第一三相隔离开关的A相处于三相桥臂的A相和B 相上桥臂之间，B相处于三相桥臂的B相和C相上桥臂之间，C相与三相桥臂的正极输出端 相连；第二三相隔离开关的A相与三相桥的A相桥臂并联，B相与三相桥的B相桥臂并联，C 相与三相桥的C相桥臂并联；第三三相隔离开关的A相处于三相桥臂的A相和B相下桥臂 之间，B相处于三相桥臂的B相和C相下桥臂之间，C相与三相桥臂的负极输出端相连；第 四三相隔离开关与三相桥下桥臂的负极相连，其后再连接三相补偿电容器，三相补偿电容 器的另一端三相短接；第一三相隔离开关的C相与直流平波电抗器相连，直流平波电抗器 的另一端与输出正极的第一输出端子和第二输出端子相连，第三三相隔离开关的C相连接 输出负极的第一负极输出端子和第二负极输出端子，其中第二输出端子通过第七三相隔离 开关与正极相连，第一负极输出端子通过第八三相隔离开关与负极相连，第一输出端子与 第一负极输出端子之间通过第五三相隔离开关相连，第二输出端子与第二负极输出端子之 间通过第六三相隔离开关相连；融冰时正极有两个输出端子第一输出端子和第二输出端 子，负极有两个输出端子第一负极输出端子和第二负极输出端子，其中第二输出端子通过 第七三相隔离开关与正极相连，第一负极输出端子通过第八三相隔离开关与负极相连，第 一输出端子与第一负极输出端子之间通过第五三相隔离开关相连，第二输出端子与第二负 极输出端子之间通过第六三相隔离开关相连；A、B、C三相线路分别接于第一输出端子、第 二输出端子和第一负极输出端子，通过第五 第八三相隔离开关的通断选择需融冰的各相 线路；第五三相隔离开关、第六三相隔离开关闭合，第七三相隔离开关、第八三相隔离开关 断开时主要融B相线路；第六三相隔离开关、第八三相隔离开关闭合，第五三相隔离开关、 第七三相隔离开关断开时主要融A相线路；第七三相隔离开关、第八三相隔离开关闭合，第 五三相隔离开关、第六三相隔离开关断开时主要融C相线路；当桥臂上的第一三相隔离开 关、第三三相隔离开关闭合而第二三相隔离开关、第四三相隔离开关断开时，装置作为全控 6脉波整流桥运行用以提供直流融冰电源；当桥臂上的第二三相隔离开关、第四三相隔离 开关闭合而第一三相隔离开关、第三三相隔离开关断开时，装置作为晶闸管投切电容器运 行用以动态补偿无功功率。本实用新型所述各个功率开关模块由均压电阻、阻尼电阻、阻尼电容和晶闸管组 成，1 15个功率开关模块串联构成单相桥臂，均压电阻与晶闸管并联用于静态均压，阻尼 电阻和阻尼电容串联后与晶闸管并联。本实用新型所述进线电抗器采用空心电抗器。本实用新型的有益效果是拓展了直流融冰装置的单一功能，使其在非融冰状态 下可进行动态无功补偿，避免了装置在大部份时间下的闲置，提高了设备利用率和性价比。 另一方面由于正常情况下装置作为无功补偿装置始终处于运行状态，相对于单一融冰设备 使用的周期性，本实用新型日常维护与试验相对更为简单，可靠性也更高。
图1是本实用新型主电路结构示意图。[0013]图2是本实用新型作为直流融冰装置运行时进行A相线路融冰的示意图。图3是本实用新型作为直流融冰装置运行时进行B相线路融冰的示意图。图4是本实用新型作为直流融冰装置运行时进行C相线路融冰的示意图。图5是本实用新型作为动态补偿装置TSC运行时的示意图。
具体实施方式
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是装置由断路器、进线电抗器、直 流平波电抗器、补偿电容器、多个隔离开关和由多个功率开关模块组成的三相桥臂构成。本实用新型所述的单个功率开关模块由均压电阻、阻尼电阻、阻尼电容和晶闸管 组成，1 15个功率开关模块串联构成单相桥臂。均压电阻与晶闸管并联用于静态均压，阻 尼电阻与阻尼电容串联后与晶闸管并联用于消除动态过压。本实用新型所述的进线电抗器采用空心电抗器，融冰时起滤波作用，用以保护晶 闸管的正常运行，无功补偿时与补偿电容器共同组成容性补偿支路，用以消除投切时的涌流。本实用新型拓展了直流融冰装置的单一功能，使其在非融冰状态下可进行动态无 功补偿，避免了装置在大部份时间下的闲置，提高了设备利用率和性价比。另一方面由于正 常情况下装置作为无功补偿装置始终处于运行状态，相对于单一融冰设备使用的周期性， 本实用新型日常维护与试验相对更为简单，可靠性也更高。
具体实施方式
以下结合实施例并对照附图对本实用新型进行详细说明。参见图1，所示为本实用新型主电路结构示意图。装置由断路器DL1、进线电抗 器L1、直流平波电抗器L2、补偿电容器C1、第一三相隔离开关(G1)、第二三相隔离开关 (G2)、第三三相隔离开关(G3)、第四三相隔离开关(G4)、第五三相隔离开关(G5)、第六三 相隔离开关(G6)、第七三相隔离开关(G7)、第八三相隔离开关(G8)和由第一功率开关模 块THAZ1 THAZn、第二功率开关模块THAF1 THAFn、第三功率开关模块THBZ1 THBZn、 第四功率开关模块THBF1 THBFn、第五功率开关模块THCZ1 THCZn、第六功率开关模块 THCF1 THCFn组成的三相桥臂构成。A、B、C进线经由断路器DL1接入三相交流电源，串接 进线电抗器L1，断路器DL1直接接入三相电源，其后接入进线电抗器L1，而后与功率开关模 块构成的三相桥臂连接；第一三相隔离开关G1的A相处于三相桥臂的A相和B相上桥臂之 间，B相处于三相桥臂的B相和C相上桥臂之间，C相与三相桥臂的正极输出端相连；第二三 相隔离开关G2的A相与三相桥的A相桥臂并联，B相与三相桥的B相桥臂并联，C相与三相 桥的C相桥臂并联；第三三相隔离开关G3的A相处于三相桥臂的A相和B相下桥臂之间， B相处于三相桥臂的B相和C相下桥臂之间，C相与三相桥臂的负极输出端相连。第四三相 隔离开关G4与三相桥下桥臂的负极相连，其后再连接三相补偿电容器C1，三相补偿电容器 C1的另一端三相短接。第一三相隔离开关G1的C相与直流平波电抗器L2相连，直流平波 电抗器L2的另一端与输出正极的第一输出端子Z01和第二输出端子Z02相连，第三三相隔 离开关G3的C相连接输出负极的两个输出端子第一负极输出端子P01和第二负极输出端 子P02，其中第二输出端子Z02通过第七三相隔离开关G7与正极相连，第一负极输出端子 P01通过第八三相隔离开关G8与负极相连，第一输出端子Z01与第一负极输出端子P01之 间通过第五三相隔离开关G5相连，第二输出端子Z02与第二负极输出端子P02之间通过第六三相隔离开关G6相连。作为融冰装置时正极有两个输出端子Z01和Z02，负极有两个输 出端子P01和P02，其中第二输出端子Z02通过第七三相隔离开关G7与正极相连，第一负极 输出端子P01通过第八三相隔离开关G8与负极相连，第一输出端子Z01与第一负极输出端 子P01之间通过第五三相隔离开关G5相连，第二输出端子Z02与第二负极输出端子P02之 间通过第六三相隔离开关G6相连。参见图2，所示为本实用新型作为直流融冰装置运行时进行A相线路融冰的示意 图。此时第二三相隔离开关G2、第四三相隔离开关G4、第五三相隔离开关G5、第七三相隔离 开关G7断开，第一三相隔离开关G1、第三三相隔离开关G3、第六三相隔离开关G6、第八三相 隔离开关G8闭合。装置A、B、C进线经由断路器DL1接入三相交流电源，L1作为进线电抗 器起到一定滤波作用，用以更好地保障晶闸管的正常工作。功率开关模块构成六脉波全控 整流桥，通过实时控制晶闸管的开断平滑提供线路融冰所需的直流融冰电流，其中第一功 率开关模块THAZ1 THAZn和第二功率开关模块THAF1 THAFn分别构成A相上下桥臂， 第三功率开关模块THBZ1 THBZn和第四功率开关模块THBF1 THBFn分别构成B相上下 桥臂，第五功率开关模块THCZ1 THCZn和第六功率开关模块THCF1 THCFn分别构成C 相上下桥臂。L2作为平波电抗器接入整流桥的直流输出端，用以滤除直流侧纹波，保证融冰 电源稳定、续流。需融冰的A、B、C三相线路分别接于装置直流输出端第一输出端子Z01、第 二输出端子Z02和第一负极输出端子P01，其对侧三相短接。此时相当于A相线路单独接于 直流输出正极，B相和C相线路并联接于直流输出负极。融冰过程中，A相作为主要融冰相 其通过的电流是B相和C相的2倍。参见图3，所示为本实用新型作为直流融冰装置运行时进行B相线路融冰的示意 图。此时第二三相隔离开关G2、第四三相隔离开关G4、第七三相隔离开关G7、第八三相隔离 开关G8断开，第一三相隔离开关G1、第三三相隔离开关G3、第五三相隔离开关G5、第六三相 隔离开关G6闭合。此时相当于B相线路单独接于直流输出正极，A相和C相线路并联接于直流输出 负极。融冰过程中，B相作为主要融冰相其通过的电流是A相和C相的2倍。其他同于图2 说明。参见图4，所示为本实用新型作为直流融冰装置运行时进行C相线路融冰的示意 图。此时第二三相隔离开关G2、第四三相隔离开关G4、第五三相隔离开关G5、第六三相隔离 开关G6断开，第一三相隔离开关G1、第三三相隔离开关G3、第七三相隔离开关G7、第八三相 隔离开关G8闭合。此时相当于C相线路单独接于直流输出正极，A相和B相线路并联接于直流输出 负极。融冰过程中，C相作为主要融冰相其通过的电流是A相和B相的2倍。其他同于图2 说明。参见图5，所示为本实用新型作为动态补偿装置TSC运行时的示意图。此时第一三 相隔离开关G1、第三三相隔离开关G3断开，第二三相隔离开关G2、第四三相隔离开关G4闭 合。装置A、B、C进线经由断路器DL1接入三相交流电源，进线电抗器L1与补偿电容器C1 共同构成容性补偿支路，L1用于限制容性支路投切时产生的涌流，C1用于提供容性补偿无 功。功率开关模块构成三相电子开关，通过实时控制晶闸管的开断使三相补偿支路能够快 速反复投切，其中第一功率开关模块THAZ1 THAZn和第二功率开关模块THAF1 THAFn反
6并联接入A相，第三功率开关模块THBZ1 THBZn和第四功率开关模块THBF1 THBFn反 并联接入B相，第五功率开关模块THCZ1 THCZn和第六功率开关模块THCF1 THCFn反 并联接入C相。
权利要求一种可复用为TSC的直流融冰装置，其特征在于包括断路器(DL1)、进线电抗器(L1)、直流平波电抗器(L2)、补偿电容器(C1)、第一三相隔离开关(G1)、第二三相隔离开关(G2)、第三三相隔离开关(G3)、第四三相隔离开关(G4)、第五三相隔离开关(G5)、第六三相隔离开关(G6)、第七三相隔离开关(G7)、第八三相隔离开关(G8)和由第一功率开关模块(THAZ1～THAZn)、第二功率开关模块(THAF1～THAFn)、第三功率开关模块(THBZ1～THBZn)、第四功率开关模块(THBF1～THBFn)、第五功率开关模块(THCZ1～THCZn)、第六功率开关模块(THCF1～THCFn)组成的三相桥臂，断路器(DL1)直接接入三相电源，其后接入进线电抗器(L1)，而后与功率开关模块构成的三相桥臂连接；第一三相隔离开关(G1)的A相处于三相桥臂的A相和B相上桥臂之间，B相处于三相桥臂的B相和C相上桥臂之间，C相与三相桥臂的正极输出端相连；第二三相隔离开关(G2)的A相与三相桥的A相桥臂并联，B相与三相桥的B相桥臂并联，C相与三相桥的C相桥臂并联；第三三相隔离开关(G3)的A相处于三相桥臂的A相和B相下桥臂之间，B相处于三相桥臂的B相和C相下桥臂之间，C相与三相桥臂的负极输出端相连；第四三相隔离开关(G4)与三相桥下桥臂的负极相连，其后再连接三相补偿电容器(C1)，三相补偿电容器(C1)的另一端三相短接；第一三相隔离开关(G1)的C相与直流平波电抗器(L2)相连，直流平波电抗器(L2)的另一端与输出正极的第一输出端子(ZO1)和第二输出端子(ZO2)相连，第三三相隔离开关(G3)的C相连接输出负极的第一负极输出端子(PO1)和第二负极输出端子(PO2)，其中第二输出端子(ZO2)通过第七三相隔离开关(G7)与正极相连，第一负极输出端子(PO1)通过第八三相隔离开关(G8)与负极相连，第一输出端子(ZO1)与第一负极输出端子(PO1)之间通过第五三相隔离开关(G5)相连，第二输出端子(ZO2)与第二负极输出端子(PO2)之间通过第六三相隔离开关(G6)相连；融冰时正极有两个输出端子第一输出端子(ZO1)和第二输出端子(ZO2)，负极有两个输出端子第一负极输出端子(PO1)和第二负极输出端子(PO2)，其中第二输出端子(ZO2)通过第七三相隔离开关(G7)与正极相连，第一负极输出端子(PO1)通过第八三相隔离开关(G8)与负极相连，第一输出端子(ZO1)与第一负极输出端子(PO1)之间通过第五三相隔离开关(G5)相连，第二输出端子(ZO2)与第二负极输出端子(PO2)之间通过第六三相隔离开关(G6)相连；A、B、C三相线路分别接于第一输 出端子(ZO1)、第二输出端子(ZO2)和第一负极输出端子(PO1)，通过第五～第八三相隔离开关(G5～G8)的通断选择需融冰的各相线路。
2.根据权利要求1所述的可复用为TSC的直流融冰装置，其特征在于单个功率开关 模块由均压电阻(Rp)、阻尼电阻(Rs)、阻尼电容(Cs)和晶闸管(SCR)组成，1 15个功率 开关模块串联构成单相桥臂，均压电阻(RP)与晶闸管(SCR)并联用于静态均压，阻尼电阻 (Rs)和阻尼电容(Cs)串联后与晶闸管(SCR)并联。
3.根据权利要求1所述的可复用为TSC的直流融冰装置，其特征在于进线电抗器 (L1)采用空心电抗器。
专利摘要本实用新型公开了一种可复用为TSC的直流融冰装置，由断路器、进线电抗器、直流平波电抗器、补偿电容器、多个隔离开关和功率开关模块构成。单个功率开关模块由均压电阻、阻尼电阻、阻尼电容和晶闸管组成。通过改变G1～G8的开关状态，装置可根据现场需要作为全控整流桥用于直流融冰，也可作为晶闸管投切电容器TSC用于动态无功补偿。本实用新型拓展了直流融冰装置的单一功能，使其在非融冰状态下可进行动态无功补偿，避免了装置在大部份时间下的闲置，提高了设备利用率和性价比。另一方面由于正常情况下装置作为无功补偿装置始终处于运行状态，相对于单一融冰设备使用的周期性，本实用新型日常维护与试验相对更为简单，可靠性也更高。
文档编号H02G7/16GK201623436SQ20092018548
公开日2010年11月3日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者孙旻, 肖红霞, 范瑞祥 申请人:江西省电力科学研究院