一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，包括控制艙、耦合變壓器艙、取能電流互感器、IGBT組件、控制盒和耦合變壓器；控制艙和耦合變壓器艙為一體式階梯結(jié)構(gòu)，由上殼體和下殼體組成且可開啟與閉合，取能電流互感器、IGBT組件和控制盒安裝在控制艙內(nèi)，耦合變壓器安裝在所述耦合變壓器艙內(nèi)。本實用新型通過變壓器耦合的方式進行電抗或容抗的插入，耦合變壓器的一次側(cè)繞組為單匝輸電線路，副邊有多匝，通過固態(tài)復(fù)合開關(guān)進行快速控制，無需斷開輸電線路，無需改變原有線路結(jié)構(gòu)，無占地需要，就地控制，簡單靈活，易于安裝且可以在不同線路重復(fù)使用，造價和運行成本較集中式FACTS裝置大大降低。
【專利說明】一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種控制器，具體涉及一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)潮流控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)邁進的強有力的技術(shù)支撐。它利用大功率電力電子設(shè)備替換各種傳統(tǒng)的機械式調(diào)節(jié)裝置和高壓開關(guān)，使電力系統(tǒng)中影響潮流分布的三個主要電氣參數(shù)(電壓、線路阻抗及功角)可按照系統(tǒng)調(diào)度人員的指令進行調(diào)整，實現(xiàn)輸送功率在電網(wǎng)中的合理分配和各節(jié)點電壓的合理控制，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
[0003]國家電網(wǎng)已廣泛應(yīng)用FACTS技術(shù)的相關(guān)電力設(shè)備，包括晶閘管控制串聯(lián)補償電容器(TCSC)、靜止無功補償器(SVC)、可控并聯(lián)電抗器(CSR)及靜止同步補償器(STATCOM)等，這些FCATS裝置對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行發(fā)揮了極其重要的作用。但FACTS設(shè)備功能繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積較大，一次性投資成本高，對日常運行管理與維護檢修的專業(yè)技術(shù)人員要求也較高，而且FACTS裝置中控制保護系統(tǒng)、電力電子器件和冷卻系統(tǒng)等部件目前的可靠性還不十分理想。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，通過變壓器耦合的方式進行電抗或容抗的插入，耦合變壓器的一次側(cè)繞組為單匝輸電線路，副邊有多匝，通過固態(tài)復(fù)合開關(guān)進行快速控制，無需斷開輸電線路，無需改變原有線路結(jié)構(gòu)，無占地需要，就地控制，簡單靈活，易于安裝且可以在不同線路重復(fù)使用，造價和運行成本較集中式FACTS裝置大大降低。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下方案:
[0006]本實用新型提供了一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述控制器包括控制艙、耦合變壓器艙、取能電流互感器、IGBT組件、控制盒和耦合變壓器；所述控制艙和耦合變壓器艙為一體式階梯結(jié)構(gòu)，由上殼體和下殼體組成且可開啟與閉合，所述取能電流互感器、IGBT組件和控制盒安裝在所述控制艙內(nèi)，所述耦合變壓器安裝在所述耦合變壓器艙內(nèi)。
[0007]所述耦合變壓器通過絕緣支撐件安裝在耦合變壓器艙的下殼體上。
[0008]所述取能電流互感器通過絕緣支座固定在控制艙的下殼體上。
[0009]所述IGBT組件包括金屬氧化物限壓器、接觸器、晶閘管、第一晶閘管銅排、第二晶閘管銅排、第三晶閘管銅排、電容壓板、吸收電容、吸收電阻和安裝板；所述金屬氧化物限壓器、接觸器和晶閘管通過第一晶閘管銅排、第二晶閘管銅排以及第三晶閘管銅排并聯(lián)固定，并通過組合螺釘固定在安裝板上，所述吸收電阻和吸收電容并聯(lián)在所述晶閘管兩端，經(jīng)所述電容壓板固定后，通過組合螺栓固定在安裝板上，所述安裝板通過組合螺栓固定在控制艙的下殼體上。
[0010]所述控制盒安裝在控制艙的下殼體上，其內(nèi)部設(shè)電源電路和控制電路，所述控制電路包括晶閘管驅(qū)動電路和接觸器驅(qū)動電路。
[0011]所述耦合變壓器的一次側(cè)繞組為單匝輸電導(dǎo)線，二次側(cè)并聯(lián)金屬氧化物限壓器、接觸器和晶閘管。
[0012]根據(jù)輸電導(dǎo)線的參數(shù)和單臺分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器的補償容量確定耦合變壓器的參數(shù)和材料；輸電導(dǎo)線的參數(shù)包括電壓等級、導(dǎo)線型號、額定輸送容量和過載電流。
[0013]所述耦合變壓器的鐵芯為圓筒狀，其包括第一鐵芯塊和第二鐵芯塊，輸電導(dǎo)線置于第一鐵芯塊和第二鐵芯塊中間，作為耦合變壓器的一次繞組，且第一鐵芯塊和第二鐵芯塊緊密卡合使磁路閉合；所述第一鐵芯塊和第二鐵芯塊采用環(huán)形非晶合金材質(zhì)制成。
[0014]所述取能電流互感器的鐵芯包括第三鐵芯塊和第四鐵芯塊，輸電導(dǎo)線置于第三鐵芯塊和第四鐵芯塊中間，作為取能電流互感器的一次繞組，鐵芯上繞制的漆包線作為取能電流互感器的二次繞組，電源電路并接在二次繞組上。
[0015]所述控制器通過線路夾緊壓板和線路夾緊座固定在輸電導(dǎo)線上，且其兩端設(shè)有密封件；所述密封件采用橡膠材質(zhì)，其內(nèi)側(cè)設(shè)有凹槽。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0017]1.本實用新型提供的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其體積小、重量輕、可移動和分布安裝、成本低廉；
[0018]2.適用于500kV以下輸電網(wǎng)的潮流控制，特別對于220kV、110kV環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)的潮流調(diào)節(jié)具有非常顯著的效果；
[0019]3.該分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器易于安裝，無需斷開輸電線路，無需改變原有線路結(jié)構(gòu)，無占地需要，就地控制，結(jié)構(gòu)緊湊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型實施例中分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是本實用新型實施例中IGBT組件主視圖；
[0022]圖3是本實用新型實施例中IGBT組件左視圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例中晶閘管驅(qū)動電路圖；
[0024]圖5是本實用新型實施例中接觸器驅(qū)動電路圖；
[0025]圖6是本實用新型實施例中耦合變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)圖；
[0026]其中，1-取能電流互感器，2 -絕緣支座，3 -上殼體，4 -耦合變壓器，5 -線路夾緊壓板，6 -密封件，7 -線路夾緊座，8 -絕緣支撐件，9 -下殼體，10 -控制盒，11 -1GBT組件，12 -控制艙，13 -金屬氧化物限壓器，14 -第一晶閘管銅排，15 -第二晶閘管銅排，16 -第三晶閘管銅排，17 -電容壓板，18 -吸收電容，19 -吸收電阻，20 -安裝板，21 -接觸器，22 -晶閘管，23 -第一鐵芯塊，24 -第二鐵芯塊，25 -耦合變壓器艙。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0028]如圖1，本實用新型提供一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，所述控制器包括控制艙12、耦合變壓器艙25、取能電流互感器1、IGBT組件11、控制盒10和耦合變壓器4 ;所述控制艙12和耦合變壓器艙25為一體式階梯結(jié)構(gòu)，由上殼體3和下殼體9組成且可開啟與閉合，所述取能電流互感器1、IGBT組件11和控制盒10安裝在所述控制艙12內(nèi)，所述耦合變壓器4安裝在所述耦合變壓器艙25內(nèi)。
[0029]所述控制艙12和耦合變壓器艙25采用鋁合金材料制成。
[0030]所述耦合變壓器4通過絕緣支撐件8安裝在耦合變壓器艙25的下殼體9上。
[0031]所述取能電流互感器I通過絕緣支座2固定在控制艙12的下殼體9上。
[0032]如圖3和圖4，所述IGBT組件11包括金屬氧化物限壓器13、接觸器21、晶閘管22、第一晶閘管銅排14、第二晶閘管銅排15、第三晶閘管銅排16、電容壓板17、吸收電容18、吸收電阻19和安裝板20 ;所述金屬氧化物限壓器13、接觸器21和晶閘管22通過第一晶閘管銅排14、第二晶閘管銅排15以及第三晶閘管銅排16并聯(lián)固定，并通過組合螺釘固定在安裝板20上，所述吸收電阻19和吸收電容18并聯(lián)在所述晶閘管22兩端，經(jīng)所述電容壓板17固定后，通過組合螺栓固定在安裝板20上，所述安裝板20通過組合螺栓固定在控制艙12的下殼體9上。
[0033]所述控制盒10安裝在控制艙12的下殼體9上，其內(nèi)部設(shè)電源電路和控制電路，控制電路包括晶閘管驅(qū)動電路(如圖4)和接觸器驅(qū)動電路(如圖5)。
[0034]需要投入電抗時，在正半周波內(nèi)給正向并聯(lián)晶閘管觸發(fā)電路發(fā)正觸發(fā)脈沖，晶閘管正向?qū)?，負半周波?nèi)給反向并聯(lián)晶閘管觸發(fā)電路發(fā)負觸發(fā)脈沖，晶閘管反向?qū)ǎчl管雙向?qū)ê?，通過控制接觸器線圈LI將接觸器斷開，晶閘管停止導(dǎo)通，投入電抗。不需要投入電抗時，在正半周波內(nèi)給正向并聯(lián)晶閘管觸發(fā)電路發(fā)正觸發(fā)脈沖，晶閘管正向?qū)ǎ摪胫懿▋?nèi)給反向并聯(lián)晶閘管觸發(fā)電路發(fā)負觸發(fā)脈沖，晶閘管反向?qū)ǎчl管雙向?qū)ê?，通過控制接觸器線圈L2將接觸器閉合，晶閘管停止導(dǎo)通，退出電抗。
[0035]根據(jù)輸電導(dǎo)線的參數(shù)和單臺分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器的補償容量確定耦合變壓器4的參數(shù)和材料；輸電導(dǎo)線的參數(shù)包括電壓等級、導(dǎo)線型號、額定輸送容量和過載電流。
[0036]如圖6，所述耦合變壓器4的鐵芯為圓筒狀，其包括第一鐵芯塊23和第二鐵芯塊24，輸電導(dǎo)線置于第一鐵芯塊23和第二鐵芯塊24中間，作為耦合變壓器4的一次繞組，且第一鐵芯塊23和第二鐵芯塊24緊密卡合使磁路閉合；第一鐵芯塊23與第二鐵芯塊24的卡合面盡可能平整，在鐵芯閉合的情況下，氣隙盡可能小，則鐵芯的整體漏抗小，在分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器退出時，對線路的電抗沒有影響。所述第一鐵芯塊23和第二鐵芯塊24采用環(huán)形非晶合金材質(zhì)制成，采用非晶合金該材質(zhì)制作的鐵芯比采用傳統(tǒng)硅鋼片制作的鐵心重量輕、長度短，更能適于單導(dǎo)線以及分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的輸電導(dǎo)線。
[0037]所述取能電流互感器I的鐵芯包括第三鐵芯塊和第四鐵芯塊，輸電導(dǎo)線置于第三鐵芯塊和第四鐵芯塊中間，作為取能電流互感器I的一次繞組，鐵芯上繞制的漆包線作為取能電流互感器I的二次繞組，電源電路并接在二次繞組上，電源電路給控制電路、接觸器21供電。
[0038]所述控制器通過線路夾緊壓板5和線路夾緊座7固定在輸電導(dǎo)線上，且其兩端設(shè)有密封件6 ;所述密封件6采用橡膠材質(zhì)，其內(nèi)側(cè)設(shè)有凹槽，如果有雜物或雨水侵蝕，雜物及雨水可滯留在第一個凹槽內(nèi)，每一個凹槽均形成一層防護。對于鋼芯鋁絞線架設(shè)而成的輸電線路，導(dǎo)線表面存在縫隙，采用多層密封能滿足在惡劣的戶外環(huán)境下保證DSR裝置內(nèi)部不受環(huán)境影響。
[0039]最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述控制器包括控制艙、耦合變壓器艙、取能電流互感器、IGBT組件、控制盒和耦合變壓器；所述控制艙和耦合變壓器艙為一體式階梯結(jié)構(gòu)，由上殼體和下殼體組成且可開啟與閉合，所述取能電流互感器、IGBT組件和控制盒安裝在所述控制艙內(nèi)，所述耦合變壓器安裝在所述耦合變壓器艙內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述耦合變壓器通過絕緣支撐件安裝在耦合變壓器艙的下殼體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述取能電流互感器通過絕緣支座固定在控制艙的下殼體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述IGBT組件包括金屬氧化物限壓器、接觸器、晶閘管、第一晶閘管銅排、第二晶閘管銅排、第三晶閘管銅排、電容壓板、吸收電容、吸收電阻和安裝板；所述金屬氧化物限壓器、接觸器和晶閘管通過第一晶閘管銅排、第二晶閘管銅排以及第三晶閘管銅排并聯(lián)固定，并通過組合螺釘固定在安裝板上，所述吸收電阻和吸收電容并聯(lián)在所述晶閘管兩端，經(jīng)所述電容壓板固定后，通過組合螺栓固定在安裝板上，所述安裝板通過組合螺栓固定在控制艙的下殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述控制盒安裝在控制艙的下殼體上，其內(nèi)部設(shè)電源電路和控制電路，所述控制電路包括晶閘管驅(qū)動電路和接觸器驅(qū)動電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述耦合變壓器的一次側(cè)繞組為單匝輸電導(dǎo)線，二次側(cè)并聯(lián)金屬氧化物限壓器、接觸器和晶閘管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:根據(jù)輸電導(dǎo)線的參數(shù)和單臺分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器的補償容量確定耦合變壓器的參數(shù)和材料；輸電導(dǎo)線的參數(shù)包括電壓等級、導(dǎo)線型號、額定輸送容量和過載電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述耦合變壓器的鐵芯為圓筒狀，其包括第一鐵芯塊和第二鐵芯塊，輸電導(dǎo)線置于第一鐵芯塊和第二鐵芯塊中間，作為耦合變壓器的一次繞組，且第一鐵芯塊和第二鐵芯塊緊密卡合使磁路閉合；所述第一鐵芯塊和第二鐵芯塊采用環(huán)形非晶合金材質(zhì)制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述取能電流互感器的鐵芯包括第三鐵芯塊和第四鐵芯塊，輸電導(dǎo)線置于第三鐵芯塊和第四鐵芯塊中間，作為取能電流互感器的一次繞組，鐵芯上繞制的漆包線作為取能電流互感器的二次繞組，電源電路并接在二次繞組上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式串聯(lián)耦合型潮流控制器，其特征在于:所述控制器通過線路夾緊壓板和線路夾緊座固定在輸電導(dǎo)線上，且其兩端設(shè)有密封件；所述密封件采用橡膠材質(zhì)，其內(nèi)側(cè)設(shè)有凹槽。
【文檔編號】H02J3/00GK204230897SQ201420724736
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】周亞娟, 趙剛, 段全新, 宋云東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院