[发明专利]高压大功率谐振变频除冰方法及其除冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及高压谐振变频原理的除冰方法应用与其除冰电源装置的研究。属于电除冰的技术领域。

背景技术

持续的雨雪和冰冻灾害往往会使电力系统陷入困境，铁塔倒塌、线路停运、电网解列，这些电力危情使人民群众的正常生活和经济运行遭受了巨大威胁。这些危情的最主要原因是线路覆冰，所以在线路的覆冰到达一定的厚度时必然要采取某些除冰措施。在已有的除冰技术手段中，机械人工除冰的手段效率低，风险系数高，周期长，很难大面积推广；采用新材料导线的方法即增加了成本也往往不能很好的推广，特别是在老线路中；原有的线路大电流融冰法，要求线路的完整性，且消耗的电能多；直流电流融冰法往往是2条线路同时融冰，在正常的三相运行线路融冰时相对时间长，操作复杂。本方明提出的谐振集肤电流方法利用导线高频情况下的集肤效应，通过提高传输电流的频率，使得线路的总电阻增加，即在相同的融冰功率条件下，线路传送的电流可以减小，减小线路的过电流危害；同时，通过在电力电子变频装置和线路的连接处串联电容器堆，使得它和线路的等效电感在某个频率下实现串联谐振，线路最终等效为一个纯电阻性负载，这样可以在相同融冰功率的情况下，仅传送有功功率，不像原有大电流融冰法还需传送无功功率，需要传送的功率最小，相对来说比大电流融冰法效率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压大功率谐振变频除冰装置及其控制方法，旨在运用集肤效应和串联谐振原理来实现线路除冰方案，实现同等发热功率下线路融冰电流显著减少，同时可使线路输送功率仅为有功功率，提高线路融冰效率，减少运行成本，并提供配套的高压大功率线路除冰装置，为该除冰方案提供融冰电能。

技术方案：本发明的高压大功率谐振变频除冰方法为基于集肤效应和串联谐振原理的电流融冰方法，在停电的情况下，把线路一端的三相导线通过短接线短接，即把整个三相线路视为一个三相负载，三相短接点作为负载的中性点；而在线路的另一端加上高压大功率谐振变频除冰装置，在电力电子变频装置与线路之间串联谐振电容器堆，该装置输出的1000～1800Hz高频电流流过该线路；该方法通过在线路上加装置输出的1000～1800Hz高频电流后，融冰线路的等值电感和高压大功率谐振变频除冰装置的谐振电容器在装置输出频率点处串联谐振，使得整个线路和装置回路等效为发热的纯电阻性负载，即此情况下线路的输送功率仅为融冰消耗的有功功率，可使线路的电阻值显著增加，同时也使线路的发热部分集中于线路的表面附近，两种效应可显著加快线路的融冰的速度。

除冰装置包括以下部分组成：

一个用于电源输入的移相隔离变压器，该隔离变压器的一次输入绕组为1个，二次输出绕组为24个，二次绕组的输出对应24个功率单元的输入，其中A、B、C三相各对应有8个功率单元；

一个电力电子变频装置，该变频装置采用级联型拓扑结构，每相由8个功率单元串联组成，星型连接输出；功率单元采用三相不控整流输入，电解电容直流滤波，绝缘门极双极型晶体管IGBT组成的2H桥输出；电力电子变频装置各功率单元接入移相隔离变压器对应二次绕组输出的三相额定线电压720V/50Hz的交流电，然后在各功率单元中经过整流滤波建立单独的直流电压，最后各功率单元通过脉宽调制技术实现直流-高频交流的转化，通过每相8个功率单元的级联即可以产生三相额定10KV/(1000～1800Hz)的高频交流电；

一个三相谐振电容器堆，其基本组成是100A/3000V的无感大电流薄膜电容器，通过它们的串并联连接来提高电容的耐压和电流承载能力，实现高压大电流运行工况下的实际谐振电容器堆，

高压大功率谐振变频除冰装置的输入是移相隔离变压器，变压器二次各绕组输出与对应电力电子变频装置功率单元连接，每相中的8个功率单元级联连接，输出端为A’、B’、C’；谐振电容器堆的三相输入端分别和电力电子变频装置的A’、B’、C’三相输出对应连接，谐振电容器堆的输出A、B、C直接和除冰线路连接。