[實(shí)用新型]一種電壓源型直流融冰兼靜止同步補(bǔ)償裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420291929.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN204030512U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅闖;饒宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02G7/16
• 分類號(hào): H02G7/16;H02J3/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電壓源型直流融冰兼靜止同步補(bǔ)償裝置，特別是一種基于全橋子模塊的模塊化多電平換流器的直流融冰兼靜止同步補(bǔ)償裝置，涉及大功率電力電子和輸電線路融冰技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)遭受的各種自然災(zāi)害中，冰災(zāi)是最嚴(yán)重的威脅之一。隨著現(xiàn)代化水平的不斷提高，全社會(huì)對(duì)電力的依賴程度越來越高，對(duì)電力供應(yīng)也提出了更高要求。近年來，全球各類氣象災(zāi)害更為頻繁，極端天氣氣候事件更顯異常，冰災(zāi)造成電力系統(tǒng)的損失和影響更趨嚴(yán)重，破壞程度越來越強(qiáng)，影響也越來越復(fù)雜，應(yīng)對(duì)難度也越來越大。如1921年10月瑞典冰災(zāi)、1972年1月美國哥倫比亞州冰災(zāi)、1998年1月美國東北部和加拿大東南部冰災(zāi)、1999年12月法國冰災(zāi)、瑞典南部2005年1月冰災(zāi)、德國2005年11月冰災(zāi)。

我國冰災(zāi)事故頻繁發(fā)生，電網(wǎng)受到的影響越來越嚴(yán)重。2005年初,華中地區(qū)歷史上罕見的低溫雨雪冰凍天氣給我國華中、華北電網(wǎng)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。2008年初，低溫雨雪冰凍天氣襲擊我國南方、華中、華東地區(qū)，導(dǎo)致貴州、湖南、廣東、云南、廣西和江西等省輸電線路大面積、長時(shí)間停運(yùn)，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成巨大損失。2011年1月，由于較大面積覆冰，貴州省、湖南省、江西省、廣西桂北地區(qū)、廣東粵北地區(qū)和云南滇東北地區(qū)的電網(wǎng)受到了很大的影響。2012年初、2013年初、2014年我國電網(wǎng)都不同程度受到覆冰的影響。

2008年冰災(zāi)后，中國電力科技工作者自主進(jìn)行了直流融冰技術(shù)及裝置的研發(fā)，成功研發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大功率直流融冰裝置，主要包括帶專用整流變壓器直流融冰裝置(ZL201010140060.5)和不帶專用整流變壓器的直流融冰裝置(ZL201010140086.X)，進(jìn)而在全國進(jìn)行了推廣應(yīng)用，到目前為止，共有約100余套直流融冰裝置投入運(yùn)行，其中南方電網(wǎng)內(nèi)布置有80多套。上述兩種直流融冰裝置采用了晶閘管可控整流技術(shù)，在運(yùn)行中均會(huì)消耗一定的無功、產(chǎn)生特征次諧波，給接入交流系統(tǒng)帶來一定的影響。特別是不帶專用整流變壓器的直流融冰裝置，只能采用6脈波整流，運(yùn)行時(shí)諧波污染嚴(yán)重，實(shí)際應(yīng)用中需將其接入點(diǎn)的其它負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它母線。

自2008年開始，就有基于可關(guān)斷電力電子器件直流融冰裝置的相關(guān)研究啟動(dòng)，但由于可關(guān)斷電力電子器件價(jià)格昂貴，電壓和電流容量還很有限，大功率電壓源型換流器可靠性較差，業(yè)內(nèi)人士提出的一些基于電壓源型換流器的直流融冰裝置只能用于110kV及以下電壓等級(jí)輸電線路的融冰，無法提供更高電壓等級(jí)輸電線路融冰需要的最小融冰電流。即至今為止，國內(nèi)外均還沒有成功研發(fā)出可代替基于晶閘管技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的適用于不同長度多電壓等級(jí)輸電線路融冰需要的電壓源型直流融冰裝置。

近幾年來，電壓源型換流器已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，基于H橋的靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，南方電網(wǎng)在500kV東莞變電站、水鄉(xiāng)變電站、北郊變電站和木棉變電站各安裝了容量為±200MVAr的STATCOM。基于半H橋模塊化多電平變流器(MMC)也已應(yīng)用于柔性直流輸電領(lǐng)域，并展現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，世界上首個(gè)應(yīng)用MMC技術(shù)的VSC-HVDC工程Trans?Bay?Cable2010年3月在美國正式投運(yùn)，世界首個(gè)多端柔性直流輸電工程——南澳±160千伏多端柔性直流輸電示范工程已于2013年12月在中國汕頭投入運(yùn)行。模塊化多電平變流器的可靠性在逐步提高，價(jià)格在逐步下降?；谌珮蜃幽K的模塊化多電平換流器具有直流電壓和直流電流雙向運(yùn)行能力,可滿足直流融冰對(duì)換流器運(yùn)行工況的要求，將其應(yīng)用于直流融冰，可克服現(xiàn)有基于晶閘管直流融冰裝置缺點(diǎn)。

現(xiàn)階段，全控型器件通流能力還很有限，遠(yuǎn)沒有達(dá)到晶閘管的通流指標(biāo)。即使采用電流額定值最大的IGBT，單個(gè)器件也無法提供220kV輸電線路融冰需要的電流，必須采用器件并聯(lián)或者換流器并聯(lián)才能滿足。對(duì)于絕緣柵雙極型晶體管IGBT，由于其飽和電壓在很寬的電流范圍內(nèi)都具有正的溫度系數(shù)，很容易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)器件間的均流。另外，即使對(duì)采用單IGBT器件就可滿足融冰電流需求的場(chǎng)景，由于高壓大電流IGBT器件非常昂貴，采用具有較小電流額定值的多個(gè)IGBT器件和換流器并聯(lián)往往是一種很經(jīng)濟(jì)的方案。