[发明专利]一种交流输电系统直流融冰装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种融冰装置，尤其是一种交流输电系统直流融冰装置。

背景技术

电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一。与其他事故相比，冰灾给电网造成的损失往往更为严重，轻则发生冰闪，重则会造成倒塔断线，甚至电网瘫痪。近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力系统的损失更趋严重，破坏程度越来越强，影响越来越复杂，应对难度也越来越大。

直流融冰是电网抵御冰灾的一种重要手段。国际上，前苏联自1972年开始使用基于二极管整流的直流融冰装置，后来采用基于晶闸管整流的直流融冰装置。俄罗斯直流研究院研制了14kV（由11kV交流母线供电）和50kV（由38．5kV交流母线供电）2个电压等级的基于晶闸管整流的直流融冰装置，并成功应用于1条110kV输电线路的除冰。1998年北美冰灾后，魁北克水电局开发了1套直流融冰装置，安装在魁北克电网的变电站，功率为250ＭＷ，直流输出电压为±17．4kV，设计目的是对4条735kV和2条315kV线路进行融冰［3］。该装置于200８年完成现场试验，但至今未进行过实际融冰。2008年冰灾之后，我国电力科技工作者自主进行了直流融冰技术和装置的研发，成功研发出了具有完全自主知识产权的适用于各电压等级线路融冰的大功率直流融冰装置系列，进而在全国进行了推广应用，并在2009－2012年覆冰期进行了大规模应用其应用规模和实际应用效果均已走在了世界前列。

发明内容

本发明提供一种交流输电系统直流融冰装置，设计了专用整流变压器的12脉动直流融冰装置和不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置这2种拓扑结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

交流输电系统直流融冰装置包括专用整流变压器的12脉动直流融冰装置和不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置这2种拓扑结构。

通过大功率整流装置将从系统获得的交流电能转化为直流电能，将直流电能输入到待融冰线路导线中，在直流电流的作用下使得导线发热、覆冰融化，从而消除线路断线倒塔的风险。直流融冰时线路阻抗的感性分量不起作用，大大降低了直流融冰所需的容量，提高了融冰效率；直流融冰时直流电压连续可调，通过调整直流输出电压，可以满足不同长度线路的融冰要求，且不需要进行阻抗匹配，大大降低了融冰对电力系统运行方式的苛刻需求；安装于枢纽变电站的直流融冰装置可对全站所有的进出线开展融冰工作。直流融冰的电源主要取自交流电网，将两相或者三相导线一端接入直流融冰装置，另外一端短路，通过大功率整流器将直流电流注入导线加热来达到融冰的目的。直流电流产生的热量必须大于导线散热量和融冰热量之和，覆冰才能融化。

典型500kV和200kV变电站主变35kV和10kV侧短路电流一般均小于常用普通晶闸管导通状态涌浪电流，典型500kV和200kV主变均可提供整流器换相需要的换相电抗。但若融冰功率接近或者超过主变35kV和10kV侧额定功率，或融冰需要的直流电压超过35kV和10kV直接整流得到的最大电压，则应该采用高一级电压等级作为输入电压。

本发明的有益效果是，交流输电系统直流融冰装置是输电线路应对冰灾的一种有效手段，对保证输电线路和杆塔不受损害、减少线路跳闸、保证系统安全具有极其重要的作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是带专用整流变压器的12脉动直流融冰装置。

图2是不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置。

具体实施方式

对于500kV及以上电压等级的线路融冰和对于220kV和110kV主变10kV侧直接提供的整流电压不能满足线路融冰要求的情况,采用图1所示拓扑结构的直流融冰装置。该直流融冰装置由交流电源、整流变压器、12脉动整流装置和融冰线路构成。直流侧设置接地点，测量参数包括阀侧电流和、直流侧电压和、直流侧电流和、直流侧接地点电流。控制采用定电流控制，保护区分为交流保护区、换流器保护区和融冰线路保护区。保护功能主要包括交流过电压保护、交流低电压保护、交流过流保护、阀短路保护、桥差动保护、直流过流保护、接地过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流50Hz保护、直流100Hz保护、开路试验保护和融冰线路阻抗保护。

对于200kV和110kV主变10kV侧直接提供的整流电压能够满足线路融冰要求的情况，考虑到直流融冰是一种特殊工况，220kV主变或110kV主变能够提供整流器需要的换相电抗，融冰时可将整流器直接接在220kV主变或110kV主变10kV侧，接线方式如图2所示。直流侧不接地，测量点参数包括阀侧电流、直流侧电压和、直流侧电流和。控制采用定电流控制，保护区分为交流保护区，换流器保护区和融冰线路保护区。保护功能主要包括交流过电压保护、交流低电压保护、交流过流保护、阀短路保护、桥差动保护、直流过流保护、接地过流保护、直流过压保护、直流欠压保护、直流50Hz保护、直流100Hz保护、开路试验保护和融冰线路阻抗保护。