风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构的制作方法

本发明涉及电气工程技术，具体涉及一种风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构。

背景技术：

近年来，在能源消耗量迅速增长、价格不断走高和全球生态环境恶化的双重压力下，世界各国都把开发利用可再生新能源放到了重要位置。在众多可再生能源中，风能以其巨大的优越性和开发潜力受到人们的青睐，风力发电也发展迅速，成为一个具有强大生命力的产业。我国风能资源十分丰富，采用10米高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为32.26亿千瓦，实际可开发资源为2.53亿千瓦，风电场建设在我国各省份正如火如荼地展开。风电场建设选址一般都在高山或海拔较高的地区，而我国的贵州、湖南、湖北等南方地区冰雪灾害频发，风电场输电线路更易遭受覆冰灾害，引起倒塔断线，严重威胁到风电场输电线路安全稳定运行和供电可靠性。

为了提高输电线路抵抗冰灾的能力，国内多家单位研制了多种型号的直流融冰装置，为电网冬季安全稳定运行提供了坚实的技术保障，但现有融冰装置主要针对主网或农网输电线路，不能很好适用于风电场输电线路融冰，现有融冰装置主要存在以下问题：问题1，融冰线路线型比较统一或接近，而风电场集电线路和送出线路线型差异较大，给融冰装置大范围电流调节能力提出了更高要求；问题2，主网融冰装置容量偏大，而农网融冰装置容量偏小，均不能满足风电场输电线路融冰需求；问题3，现有融冰装置建设占地面积偏大，而风电场普遍占地面积较小，难以满足现有融冰装置建设用地需求；问题4，现有融冰装置建设成本较高，难以在作为发电企业的风电场推广应用。因此，针对风电场融冰特点，迫切需要开展适用于风电场的直流融冰装置研究。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种利用风电场标配的两台svg动态无功补偿装置实现融冰直流电流输出，能够为风电场融冰装置的结构设计与最终研制提供指导以便有效解决风电场融冰问题，可广泛适用于有融冰需求的风电场，具有大范围电流调节能力、容量符合风电场融冰需求、占地面积小、建设成本低的风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构，包括三绕组融冰变压器、串并联刀闸和两组动态无功补偿单元，所述三绕组融冰变压器的三绕组包括原边绕组和两个副边绕组，所述动态无功补偿单元包括并联布置的两台svg，所述融冰变压器的原边绕组和电网相连、副边绕组分别与不同动态无功补偿单元的两台svg相连，各个svg的输出端分别与串并联刀闸的输入端相连，所述串并联刀闸的输出端与待融冰线路相连。

优选地，所述svg由多个功率模块依次级联形成，所述两台svg的输入端和融冰变压器的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，各个svg的中性点输出端分别与串并联刀闸的输入端相连。

优选地，所述三绕组融冰变压器为三绕组十二脉波融冰变压器。

优选地，所述三绕组融冰变压器的两个副边绕组中，一个副边绕组的接线方式为y0、另一个副边绕组的接线方式为d11，两个副边绕组的输出电压差不超过0.25%。

优选地，所述三绕组十二脉波融冰变压器采用低阻抗宽调压整流变压器，变压器阻抗范围：6%至12%，变压器调压范围：20%至100%。

优选地，所述三绕组融冰变压器的低压侧各绕组间及各绕组与变压器铁芯间呈不均匀分布。

本发明的风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构具有下述优点：

1、实现风电场标配动态无功补偿装置svg多功能输出，平时用于风电场电压无功补偿，冬季风电场线路覆冰时，用于线路融冰；

2、具有大范围电流调节能力，满足线型差异较大不同线路融冰需求；

3、满足风电场线路融冰容量需求，且占地面积小，建设成本低，可广泛适用于有融冰需求的风电场。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中的svg结构示意图。

图3为本发明实施例中的低阻抗宽调压整流变压器绕组分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构包括三绕组融冰变压器1、串并联刀闸2和两组动态无功补偿单元3，三绕组融冰变压器1的三绕组包括原边绕组和两个副边绕组，动态无功补偿单元3包括并联布置的两台svg（动态无功补偿装置），融冰变压器1的原边绕组和电网相连、副边绕组分别与不同动态无功补偿单元3的两台svg相连，各个svg的输出端分别与串并联刀闸2的输入端相连，串并联刀闸2的输出端与待融冰线路相连。本实施例从功能上可以分为直流融冰变压系统（三绕组融冰变压器1）和动态无功补偿系统（串并联刀闸2和两组动态无功补偿单元3），三绕组十二脉波融冰变压器输入端接风电场10kv交流母线，融冰变压器将10kv高压降压后输出端两三相绕组分别接两组动态无功补偿单元3的两台svg输入端，两组动态无功补偿单元3包括svg#1、svg#2、svg#3、svg#4共4台svg，第一组动态无功补偿单元3由svg#1、svg#2构成，第二组动态无功补偿单元3由svg#3、svg#4构成，svg#1、svg#2、svg#3、svg#4的输出端分别接串并联刀闸2的输入端，串并联刀闸2可以实现svg#1、svg#2、svg#3、svg#4输出两组直流电流的串联或并联输出，串并联刀闸2的输出端接待融冰线路，输出具有大范围电流调节能力的直流电流，满足风电场线路融冰要求。

如图2所示，svg由多个功率模块（功率模块#1、功率模块#2、……、功率模块#n）依次级联形成，两台svg的输入端和融冰变压器的副边绕组相连、输出端三相短接形成中性点，各个svg的中性点输出端分别与串并联刀闸2的输入端相连。svg的每相输入端与三绕组融冰变压器1的副边绕组的三相输出端分别相连，每相输出端三相短接为中性点，svg运行于无功补偿模式时，中心点悬空；运行于直流融冰模式时，中性点输出作为直流电压正极或负极。

如图3所示，三绕组融冰变压器1的低压侧各绕组（#5、#6、#7）间及各绕组与变压器铁芯间呈不均匀分布，满足融冰变压器低阻抗宽调压需求。

本实施例中，三绕组融冰变压器1为三绕组十二脉波融冰变压器。

如图1所示，三绕组融冰变压器1的三绕组包括原边绕组和星形绕组、三角形绕组两个副边绕组，三绕组融冰变压器1的两个副边绕组中，一个副边绕组的接线方式为y0、另一个副边绕组的接线方式为d11，两个副边绕组的输出电压差不超过0.25%。

本实施例中，三绕组十二脉波融冰变压器采用低阻抗宽调压整流变压器，变压器阻抗范围：6%至12%，变压器调压范围：20%至100%，可以实现多档位电压输出；svg#1、svg#2、svg#3、svg#4可以实现风电场母线电压无功补偿或通过svg中心点输出直流电流。

本实施例中，三绕组融冰变压器1采用的rbyq-10kv-5kv型12脉波变压器，串并联刀闸2采用市售cbpdz-10kv型刀闸。

本实施例的风电场用集约型直流融冰装置拓扑结构的工作原理如下：三绕组融冰变压器1将10kv高压降压后输出，在动态无功补偿方式运行时，svg#1、svg#2、svg#3、svg#4通过三绕组融冰变压器1与电网线路相连，实现动态无功补偿；在融冰方式运行时，svg#1、svg#2通过各自中性点输出一直流电流，svg#3、svg#4通过各自中性点输出另一直流电流，两直流电流通过串并联刀闸实现串联或并联后输出至待融冰线路实施直流融冰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。