大容量直流融冰装置制造方法及图纸

一种大容量直流融冰装置，包括整流变压器、六脉冲整流器、测控单元、直流电压、电流互感器ＴＶ、ＴＡ、直流平波电抗器、平衡电抗器、交流电压互感器ＴＶ↓［ａ］、交流电流互感器ＴＡ↓［ａ］和中央控制系统；它有Ｎ个参数相同的六脉冲整流器，Ｎ个测控单元独自为各个六脉冲整流器提供触发脉冲；直流融冰装置的输入端配有交流电压互感器ＴＶ↓［ａ］、交流电流互感器ＴＡ↓［ａ］，其输出接中央控制系统；Ｎ个六脉冲整流器输出正极通过平波电抗器直接并联后接到待融冰输电线路的一端；其负极通过Ｎ抽头平衡电抗器并联连接到待融冰输电线路另一端。采用整流器的并联运行技术，解决大电流、高电压、大容量直流融冰装置问题。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

属于电力输电线路的融冰设备。
技术介绍
输电线路在冬季覆冰是电力系统的重大自然灾害之一。因覆冰引起的供电中 断，甚至电网解列等事故后果通常极为严重，修复工作难度大、周期长。为解决 这一严重威胁电力系统安全运行的难题，世界各国都投入了极大的人力物力进行 研究。目前输电线路除冰主要有热力除冰、机械除冰、被动除冰等方法。因高压 输电线路大多架设在荒郊野外、崇山峻岭之间， 一旦产生覆冰，就目前的技术水 平而言，采用机械法除冰难以达到及时除冰的目的。因此热力融冰仍是目前可行 的常用方法。热力融冰采用交、直流电流均可，但实施上有很大的差别。采用交、直流电 流热力融冰的现有技术及其不足如下 1、"三相短路融冰法""三相短路融冰法"是将融冰线路的一端三相短路接地，在另一端施加合适 的融冰电源，由较大的短路电流加热导线，使之达到融冰的温度。三相短路融冰 法原理示于图1，若融冰电压为f/i 、三相输电线路并联阻抗为Zi，则融冰电流z丄融冰电流/w必须大于输电线路的临界覆冰电流、而小于线路的安全电流，因 此必须选择适当的融冰电压。即必须提供合适的融冰电源。在电网中只有两种途 径提供融冰电源。(1) 发电机组，借助发电机及励磁设备，采用零起升流办法提供直流电流给 线路融冰。该方法所存在的问题是需要针对相应的线路联结融冰专用设备，临时 改变发电机励磁系统接线，融冰前期准备工作量大，实时性和快速性较差，而且 仅适用于中、短距离的线路融冰。(2) 系统电源，即在变电站选合适的电压等级作为融冰电源。由于^j的限制， 要得到合适大小的只能设法改变々，常用的方法是将若干条输电线路串接起来，以达到所要求的zr,因此三相短路融冰法往往需要停运多条线路，尽管有些线路并不需要融冰，因此会使多条线路停运，造成不必要的停电损失。 三相短路融冰法主要还存在如下弊端-(1) 实施三相短路融冰，需将包括融冰线路在内的所有融冰回路中架空输电线停 下来，融冰电源通常由系统提供，故只能采取冲击合闸方式，在系统电压较 低、无功备用不足时可能会破坏系统稳定。(2) 融冰前期准备工作量很大，需要调度、运行、继保等多个部门配合，影响正 常生产；(3) 三相短路融冰耗电量大， 一次融冰所需电量通常都在数万kWh以上。(4) 该方法仅对220kV及以下电压等级线路可行，由于融冰电源难以解决，对500kV及以上线路基本无法实施，即用较低电压等级作融冰电源，所能融 冰线路太短；采用高电压等级，需要系统提供巨大的无功功率。例如对 4xLGJ300、 4xLGJ400、 4xLGJ500三种500kV常用导线，施加不同等级电 压，满足最小融冰电流条件下，所能融冰线路的长度及所需无功功率计算 结果列于表l;表l线路长度及所需无功容量电源电压4xLGJ3004xLGJ4004xLGJ500/kV/km/Mvar/km/Mvar/km/Mvar35251702219418242220169111514812751181594，375247332928272633533注上述三种500kV线路最小融冰电流分别取2.8kA、 3.2kA、 4.0kA;计算表明，用35kV、 220kV系统作为融冰电源，可融冰线路最长分别不超 过25km、 169km;而用500kV系统作融冰电源，线路长度基本可满足要求，但 需要系统提供2000Mvar以上的无功功率， 一般变电站无法提供如此巨大的无功 储备。综上所述，三相短路融冰法无法满足500kV输电线路融冰需要，对较低的电 压等级融冰也存在问题。研究、计算表明，采用直流融冰技术则可克服以上弊端。 2、"直流融冰法"由于500kV线路采用分裂导线，线路的分布电容大，而直流电阻只有交流阻抗的10%左右，交流短路融冰时，融冰电源需提供大量无功用于线路充电，作用于电阻发热的部分相对很小。因此要得到同样大小的融冰功率，采用直流电流融冰所需电源容量将小得多。例如，220kV输电线路长度一般在100km以内，常用导线有LGJ300、LGJ400、2xLGJ300、 2xLGJ400;特殊的有2xLGJ630; 500kV输电线路长度一般在400km以内，常用四分裂导线，艮卩4xLGJ300、 4xLGJ400、 4xLGJ500。由实验结果推算出直流融冰功率及电压，见表2。其中融冰回路电阻i i-1.5xi^x丄(直流融冰时，将线路两相并联后再与另一相串联)；融冰电流％=/dx&,融冰功率尸f^x/rf。由计算、分析可得，考虑一定的裕度，满足500kV及以下输电线路融冰要求的直流融冰装置，其电流不小于5kA，电压应在60kV左右，因此容量不小于300 MW。表2融冰功率及电压(环温一16'C，风速3.5m/S)<formula>formula see original document page 5</formula>注各型号导线的直流电阻因钢芯不同有差异，取其中的最大值直流融冰技术关键是高电压、大功率直流功率源的研制开发及合理利用。直流功率源本质上是整流器，按理利用电力电子技术设计、制造大功率整流器是不难的，但用于线路融冰，由于器件参数的限制，其电流无法达到所要求的水平。由以上分析、计算可知，满足500kV及以下输电线路融冰要求的直流融冰装置，其基本参数为300MW/60kV/5kA (1)即使在直流输电工程(HVDC)中使用晶闸管(5英寸硅片)，其额定电流为3kA，因此目前500kV直流输电工程的容量限制在3000MW以内；而特高压HVDC工程将采用的6英寸硅片，其额定电流也只能达4 4.5kA，均不能满足直流融冰装置的对电流的要求。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有融冰技术的不足，提供一种大容量直流融冰装置，采用整流器的并联运行技术，解决大电流、高电压、大容量直流融冰装置问题。本技术的技术方案是 一种大容量直流融冰装置，其特征在于包括整流变压器、六脉冲整流器、测控单元、直流电压、电流互感器TV、 TA、直流平波电抗器、平衡电抗器、交流电压互感器TVa、交流电流互感器TAa和中央控制系统；它有W个参数相同的六脉冲整流器，iV大于等于2， iV个测控单元独自为各个六脉冲整流器提供触发脉冲，同时采集直流电压、电流互感器TV、TA的信号，分析、计算六脉冲整流器输出的电压、电流值；直流融冰装置的输入端配有交流电压互感器TVa、交流电流互感器TAa，其输出接中央控制系统，用于检测直流融冰装置交流侧的电压、电流、有功及无功功率、谐波等参数；W个参数相同的六脉冲整流器输出正极通过平波电抗器直接并联后接到待融冰输电线路的一端；其负极通过iV抽头平衡电抗器并联连接到待融冰输电线路另一端。如上所述的大容量直流融冰装置，其特征在于六脉冲整流器采用大功率晶闸管或直接采用HVDC的换流阀。如上所述的大容量直流融冰装置，其特征在于整流变压器的接线依次为Y/Y—12、 Y/A_12; Y/Y_ 、 Y/A—u......，整流变压器设计成不同的连接组别，使整流变压器原、副边电压形成不同的相位移，从而使每两台六脉冲整流器构成12脉冲整流器，每4台构成24脉冲整流器......，以减小交流侧的谐波电流；根据不同的六脉冲整流器台数，即不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量直流融冰装置，其特征在于：包括整流变压器、六脉冲整流器、测控单元、直流电压、电流互感器ＴＶ、ＴＡ、直流平波电抗器、平衡电抗器、交流电压互感器ＴＶ↓［ａ］、交流电流互感器ＴＡ↓［ａ］和中央控制系统；　它有Ｎ个参数相同的六脉冲整 流器，Ｎ大于等于２，Ｎ个测控单元独自为各个六脉冲整流器提供触发脉冲，同时采集直流电压、电流互感器ＴＶ、ＴＡ的信号，分析、计算六脉冲整流器输出的电压、电流值；直流融冰装置的输入端配有交流电压互感器ＴＶ↓［ａ］、交流电流互感器ＴＡ↓［ａ］，其输出接中央控制系统，用于检测直流融冰装置交流侧的电压、电流、有功及无功功率、谐波等参数；Ｎ个参数相同的六脉冲整流器输出正极通过平波电抗器直接并联后接到待融冰输电线路的一端；其负极通过Ｎ抽头平衡电抗器并联连接到待融冰输电线路另一端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李澍森，吴夕科，陈晓燕，石延辉，左文霞，程军照，李敏，桂朋林，
申请(专利权)人：国网武汉高压研究院，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]