專利名稱：一種10kv農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，適用于對(duì)覆冰后的IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路進(jìn)行直流融冰處理，以防止農(nóng)網(wǎng)配電線路和工礦企業(yè)自用配電線路覆冰發(fā)生倒塔、倒桿、斷線、短路等事故。
背景技術(shù)：
低溫雨雪冰凍天氣引起的輸電線路覆冰是眾多國(guó)家電力系統(tǒng)所面臨的嚴(yán)重威脅之一，嚴(yán)重的覆冰會(huì)引起電網(wǎng)斷線、倒塔，導(dǎo)致大面積停電事故。1998年北美冰風(fēng)暴給美加電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重影響，造成了范圍廣闊的電力中斷。2008年，中國(guó)南方的郴州地區(qū)冰凍天 氣也導(dǎo)致輸電線路大面積、長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，造成該地區(qū)居民生活困難，給社會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因而，在輸電線路形成覆冰之時(shí)及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行融冰處理，剝離或消除覆冰，防止線路倒塔和斷線，保證輸電線路的安全運(yùn)行十分必要。2008年冰災(zāi)之后，引起了中國(guó)電力技術(shù)領(lǐng)域?qū)﹄娋W(wǎng)抗冰、防冰、融冰、避冰的反思，并對(duì)重點(diǎn)線路實(shí)施加強(qiáng)抗冰設(shè)計(jì)與改造，提高抗災(zāi)能力。為了克服由于現(xiàn)有線路覆冰對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所造成的威脅，目前，所采用的除冰裝置往往是采用交流短路法設(shè)計(jì)的融冰裝置，這種裝置需要施加線路串聯(lián)匹配、負(fù)荷轉(zhuǎn)移以及大量的現(xiàn)場(chǎng)倒閘操作，十分復(fù)雜，操作困難，不易于在電網(wǎng)上全面而有效的應(yīng)用。近年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)采用直流法對(duì)輸電線路進(jìn)行融冰處理。其中，2009年4月29日中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)CN201230188Y公開了一種用于輸電線路的移動(dòng)式直流融冰裝置，包括汽車、以及設(shè)置在汽車上的可控直流電源，可控直流電源的輸出端連接在待融冰的輸電線路的兩根相線上，相線的另一端短接。該裝置采用20英尺車載集裝箱大小的可控直流電源對(duì)輸電線路進(jìn)行融冰，顯然其非常笨重，造價(jià)很高且運(yùn)輸困難，農(nóng)網(wǎng)配電線路和山區(qū)工礦企業(yè)自用配電線路根本無(wú)法使用。此外，2009年5月6日中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)CN201234104Y公開了一種移動(dòng)式輸電線路直流融冰裝置，其包括串聯(lián)阻抗和三相橋式不可控整流器串聯(lián)組成，當(dāng)輸電線路覆冰時(shí)，該裝置由串聯(lián)阻抗接入電網(wǎng)，將三相交流電源轉(zhuǎn)換成直流電流加在輸電線路上，利用導(dǎo)線通電后發(fā)熱將覆冰熔化，但是該裝置的整流器不可控，無(wú)法避免過(guò)流問(wèn)題，且融冰裝置電壓相對(duì)較低，融冰效果較為不理想。此外，2012年2月I日中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)CN 202134875 U也公開了一種移動(dòng)式串聯(lián)直流融冰裝置，其包括電力變壓器、采用三相橋式整流模塊的整流器、串聯(lián)在三相橋式整流模塊的正極輸出端與整流器的正極接頭之間的單相可控硅，雖然該專利技術(shù)可以適于山區(qū)道路，小型靈活但其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波有以下影響一是諧波使電源系統(tǒng)電壓和電流波形發(fā)生畸變，造成發(fā)電機(jī)和配電設(shè)備過(guò)熱、損耗增大、系統(tǒng)過(guò)電壓；二是諧波使電力系統(tǒng)無(wú)功功率增加，功率因數(shù)下降，制約電源容量的有效利用；三是諧波能使半導(dǎo)體器件本身產(chǎn)生誤觸發(fā)、丟脈沖等失控現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)有除冰技術(shù)落后狀況，設(shè)計(jì)制造一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置。該裝置體積小，重量輕，便于山區(qū)道路移動(dòng)，運(yùn)行時(shí)抑制諧波好。利用該裝置，對(duì)覆冰后的IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路和山區(qū)工礦企業(yè)自用配電線路進(jìn)行直流融冰處理，以消除人工除冰過(guò)程中的事故隱患，防止因配電線路覆冰發(fā)生倒塔、倒桿、斷線、短路等事故所造成的大面積停電。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，由多臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源和直流恒流加熱電源兩部分組成；直流恒流加熱電源的直流輸出端用電纜連接在待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)上；所述直流恒流加熱電源，包括有多個(gè)相同且由交流整流單元、濾波單元、場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元、高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?、肖特基二極管整流單元和直流輸出單元順序連接所構(gòu)成的主回路和一個(gè)控制單元；所述控制單元由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)控制的PWM控制電路、檢測(cè)保護(hù)電路、給定值設(shè)置操作部件和顯示電路組成；PWM控制電路通過(guò)多路驅(qū)動(dòng)電路分別與上述每一主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元相連接；PWM控制電路還與給定值設(shè)置操作部件相連接；所述的檢測(cè)保護(hù)電路有多路取樣信號(hào)輸入端和兩路信號(hào)輸出端，每路取樣信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接上述多個(gè)主回路之一中的直流輸出單元；檢測(cè)保護(hù)電路的兩路信號(hào)輸出端分別連接PWM控制電路和顯示電路；所述每一主回路的交流整流單元獨(dú)立連接一臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源；所述多個(gè)主回路中的直流輸出單元彼此相并聯(lián)組成直流輸出端。上述的待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)是指將待融冰的三相線路改接成其中兩相串聯(lián)的兩端點(diǎn)，或兩相并聯(lián)再與第三相串聯(lián)組合后的兩端點(diǎn)。上述高頻變壓器降壓?jiǎn)卧杏懈哳l變壓器，高頻變壓器所采用的鐵芯為非晶軟磁材料。上述多路驅(qū)動(dòng)電路對(duì)所有的主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元相提供同步信號(hào)，使各主回路中的直流輸出單元同步并聯(lián)輸出直流融冰電流。本發(fā)明所需輸出的直流融冰電流，應(yīng)在線路融冰臨界電流與線路允許載流量之間選取；利用導(dǎo)線流通大電流時(shí)，導(dǎo)線直流電阻產(chǎn)生的發(fā)熱量將附著在導(dǎo)線上的冰雪融化，實(shí)現(xiàn)對(duì)覆冰后的IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路進(jìn)行直流融冰處理。本發(fā)明的工作原理是多臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源所產(chǎn)生的380V交流電，經(jīng)交流整流單元整流、濾波、得高壓直流電；高壓直流電加至場(chǎng)效應(yīng)管組成的逆變電路，高壓直流電轉(zhuǎn)換成脈寬可調(diào)的高頻(15 20KHz)交流電，再經(jīng)以非晶軟磁材料為鐵芯的高頻變壓器降壓、肖特基二極管整流轉(zhuǎn)換成適用于融冰工作需求的直流融冰電流；控制單元輸出的控制信號(hào)可以對(duì)主回路輸出做出迅速響應(yīng)，從而不但給出優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)輸出特性，而且能對(duì)各種輸入電壓的波動(dòng)予以補(bǔ)償，并能對(duì)各種原因造成的故障做出迅速的保護(hù)響應(yīng)。當(dāng)輸電線路覆冰時(shí)，將本發(fā)明的直流輸出端通過(guò)電纜連接在待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)上。利用導(dǎo)線流通大電流時(shí)，導(dǎo)線直流電阻產(chǎn)生的發(fā)熱量將附著在導(dǎo)線上的冰雪融化，實(shí)現(xiàn)對(duì)覆冰后的IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路進(jìn)行直流融冰處理。本發(fā)明的直流恒流加熱電源可在額定電流、額定電壓或額定功率范圍內(nèi)連續(xù)可 調(diào)。輸入電流給定值，電源將以給定電流值連續(xù)運(yùn)行。若給定最大輸出總電流超過(guò)額定電流，則最大輸出總電流會(huì)自動(dòng)限制在額定輸出電流下連續(xù)運(yùn)行。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果是
①本發(fā)明采用直流融冰，不受線路阻抗感性分量的影響，不吸收電網(wǎng)的無(wú)功功率，融冰所需的電力電量大大降低，融冰效率高，節(jié)約了能源，使得融冰的造價(jià)大為降低；
②本發(fā)明將待融冰的三相線路改接成兩相串聯(lián)或兩相并聯(lián)再與第三相串聯(lián)的簡(jiǎn)單形式，經(jīng)計(jì)算最大可融冰線路的長(zhǎng)度達(dá)到了 IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路正常供電半徑。如在線路上選定重冰區(qū)進(jìn)行短路處理，最大可融冰線路的長(zhǎng)度還可增加。因此，該直流融冰裝置能滿足各種型號(hào)規(guī)格，不同長(zhǎng)度的IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路融冰設(shè)計(jì)計(jì)算的要求，應(yīng)用范圍廣；
③本發(fā)明的直流恒流加熱電源輸出電流大，可在不同風(fēng)速和氣溫下的線路融冰臨界電流與線路允許載流量之間選取最佳融冰電流值實(shí)施融冰。因此，該直流融冰裝置既能保證線路免受大電流損傷，又能保證融冰時(shí)間最短；
④本發(fā)明的直流恒流加熱電源采用多機(jī)同步并聯(lián)輸出方式運(yùn)行。當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)問(wèn)題，與之相連接的主回路在由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)控制的PWM控制電路作用下自動(dòng)退出工作；融冰電源系統(tǒng)仍能工作。當(dāng)融冰計(jì)算需求的直流加熱電流不大時(shí)，則可退出部分移動(dòng)式380V交流電源。因此，系統(tǒng)可靠性高；
⑤本發(fā)明的移動(dòng)式380V交流電源、直流恒流加熱電源均裝在車上，可以方便地找到系統(tǒng)IOKV電源點(diǎn)，方便地找到接入待融冰線路的最佳位置。同時(shí)，本發(fā)明的直流恒流加熱電源體積縮小、重量減輕，便于在輸電線路覆冰期間對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)，道路條件較差地區(qū)進(jìn)行移動(dòng)作業(yè)、展開服務(wù)。因此，該直流融冰裝置能滿足快速反應(yīng)的需求，降低倒桿、斷線的風(fēng)險(xiǎn)。特別適用于IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路和山區(qū)工礦企業(yè)自用配電線路進(jìn)行直流融冰處理；
⑥本發(fā)明免去了傳統(tǒng)交流融冰方式所需的線路串接與負(fù)荷轉(zhuǎn)移等繁瑣操作，從而大大降低了由此可能產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1交流整流單元；2濾波單元；3場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元；4高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?肖特基二極管整流濾波單元；6直流輸出單元；7多路驅(qū)動(dòng)電路；8給定值設(shè)置操作部件；9檢測(cè)保護(hù)電路；10顯示電路；PC計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)；PWM PWM控制電路。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的表述本發(fā)明型，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，由多臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源和直流恒流加熱電源兩部分組成；直流恒流加熱電源的直流輸出端用電纜連接在待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)上；所述直流恒流加熱電源，包括有多個(gè)相同且由交流整流單元I、濾波單元2、場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元3、高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?、肖特基二極管整流濾波單元5和直流輸出單元6順序連接所構(gòu)成的主回路和一個(gè)控制單元；所述控制單元由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)PC控制的PWM控制電路PWM、檢測(cè)保護(hù)電路9、給定值設(shè)置操作部件8和顯示電路10組成；PWM控制電路PWM通過(guò)多路驅(qū)動(dòng)電路7分別與上述每一主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元3相連接；PWM控制電路PWM還與給定值設(shè)置操作部件8相連接；所述的檢測(cè)保護(hù)電路9有多路取樣信號(hào)輸入端和兩路信號(hào)輸出端，每路取樣信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接上述多個(gè)主回路之一中的直流輸出單元6 ;檢測(cè)保護(hù)電路9的兩路信號(hào)輸出端分別連接PWM控制電路PWM和顯示電路10 ;所述每一主回路的交流整流單元I獨(dú)立連接一臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源；所述多個(gè)主回路中的直流輸出單元6彼此相并聯(lián)組成直流輸出端。所述的待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)是指將待融冰的三相線路改接成其中兩相串聯(lián)的兩端點(diǎn)，或兩相并聯(lián)再與第三相串聯(lián)組合后的兩端點(diǎn)。所述高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?中有高頻變壓器，高頻變壓器所采用的鐵芯為非晶軟磁材料。所述多路驅(qū)動(dòng)電路7對(duì)所有的主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元3相提供同步信號(hào)，使各主回路中的直流輸出單元6同步并聯(lián)輸出直流融冰電流。
本實(shí)施方式的主要技術(shù)參數(shù)
輸入功率400KW發(fā)電機(jī)/車，或500KVA變壓器/車；
輸入電壓AC380V±10% ；
輸入電源頻率50Hz ；
額定輸出電流DC650A;
額定輸出電壓DC600V;
效率彡94% ；
電壓調(diào)節(jié)范圍0 600V ；
電流調(diào)節(jié)范圍0 650A ；
逆變頻率15 20KHz ；
冷卻方式風(fēng)冷；
絕緣等級(jí)B級(jí)；
防護(hù)等極IP21。
權(quán)利要求
1.一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，由多臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源和直流恒流加熱電源兩部分組成；直流恒流加熱電源的直流輸出端用電纜連接在待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)上；其特征在于所述直流恒流加熱電源，包括有多個(gè)相同且由交流整流單元(I)、濾波單元(2)、場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元(3)、高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?4)、肖特基二極管整流濾波單元(5)和直流輸出單元(6)順序連接所構(gòu)成的主回路和一個(gè)控制單元；所述控制單元由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(PC)控制的PWM控制電路(PWM)、檢測(cè)保護(hù)電路(9)、給定值設(shè)置操作部件(8)和顯示電路(10)組成；PWM控制電路(PWM)通過(guò)多路驅(qū)動(dòng)電路(7)分別與上述每一主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元(3)相連接；PWM控制電路(PWM)還與給定值設(shè)置操作部件(8)相連接；所述的檢測(cè)保護(hù)電路(9)有多路取樣信號(hào)輸入端和兩路信號(hào)輸出端，每路取樣信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接上述多個(gè)主回路之一中的直流 輸出單元(6);檢測(cè)保護(hù)電路(9)的兩路信號(hào)輸出端分別連接PWM控制電路(PWM)和顯示電路(10);所述每一主回路的交流整流單元(I)獨(dú)立連接一臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源；所述多個(gè)主回路中的直流輸出單元(6 )彼此相并聯(lián)組成直流輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，其特征在于所述的待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)是指將待融冰的三相線路改接成其中兩相串聯(lián)的兩端點(diǎn)，或兩相并聯(lián)再與第三相串聯(lián)組合后的兩端點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，其特征在于所述高頻變壓器降壓?jiǎn)卧?4)中有高頻變壓器，高頻變壓器所采用的鐵芯為非晶軟磁材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IOKV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，其特征在于所述多路驅(qū)動(dòng)電路(7)對(duì)所有的主回路中的場(chǎng)效應(yīng)管高頻逆變單元(3)相提供同步信號(hào)，使各主回路中的直流輸出單元(6)同步并聯(lián)輸出直流融冰電流。
全文摘要
本發(fā)明是一種10KV農(nóng)網(wǎng)配電線路直流融冰裝置，由多臺(tái)移動(dòng)式380V交流電源和直流恒流加熱電源兩部分組成；直流恒流加熱電源的直流輸出端用電纜連接在待融冰輸電線路的兩根相線端點(diǎn)上。380V交流電源經(jīng)整流、濾波加至場(chǎng)效應(yīng)管組成的逆變電路，主電路單元轉(zhuǎn)換成脈寬可調(diào)的高頻交流，再經(jīng)以非晶軟磁材料為鐵芯的高頻變壓器降壓、肖特基二極管整流轉(zhuǎn)換成適用于融冰需求的直流加熱電源；控制單元輸出的控制信號(hào)可以對(duì)主電路輸出做出迅速響應(yīng)，并能對(duì)故障做出迅速的保護(hù)響應(yīng)。本發(fā)明利用導(dǎo)線流通大電流時(shí)，導(dǎo)線直流電阻產(chǎn)生的發(fā)熱量將附著在導(dǎo)線上的冰雪融化，實(shí)現(xiàn)對(duì)覆冰后的10kV農(nóng)網(wǎng)配電線路進(jìn)行直流融冰處理。
文檔編號(hào)H02G7/16GK102623941SQ20121009541
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月2日
發(fā)明者劉運(yùn)平, 吳靈麗, 戴艷平, 李佐漢, 譚珍忠, 黃萬(wàn)益 申請(qǐng)人:郴州市東塘電氣設(shè)備有限公司