RU2505899C1 - Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power - Google Patents

Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power Download PDF

Info

Publication number
RU2505899C1
RU2505899C1 RU2012126026/07A RU2012126026A RU2505899C1 RU 2505899 C1 RU2505899 C1 RU 2505899C1 RU 2012126026/07 A RU2012126026/07 A RU 2012126026/07A RU 2012126026 A RU2012126026 A RU 2012126026A RU 2505899 C1 RU2505899 C1 RU 2505899C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melting
pole switch
phase
ice
converter
Prior art date
Application number
RU2012126026/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012126026A (en
Inventor
Юрий Павлович Сташинов
Юрий Степанович Корнев
Владислав Викторович Конопелько
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс")
Закрытое акционерное общество "ЭнергоПроект" (ЗАО "ЭнергоПроект")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс"), Закрытое акционерное общество "ЭнергоПроект" (ЗАО "ЭнергоПроект") filed Critical Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс")
Priority to RU2012126026/07A priority Critical patent/RU2505899C1/en
Publication of RU2012126026A publication Critical patent/RU2012126026A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2505899C1 publication Critical patent/RU2505899C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: integrated apparatus has two three-phase bridge converters on fully controlled semiconductor rectifiers, which are shunted by anti-parallel connected diodes, a capacitor bank at the direct current side of the converters, a first three-pole switch and two series-connected three-phase chokes, one of which is connected in parallel to a second three-pole switch - at the alternating current side. When melting ice, the first converter operates in a controlled rectifier mode and the second converter operates in self-contained voltage inverter mode, the output of said inverter being connected through a third three-pole switch to wires of the overhead power line which are closed at the opposite end, for simultaneous melting of ice thereon with low-frequency alternating current, where the inductive component of the resistance of the wires almost has no effect on the effective melting current value.
EFFECT: easy organisation and shorter duration of the melting process with simultaneous reduction of the amount of additional switching equipment.
1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на высоковольтных подстанциях, требующих применения устройств для плавки гололеда на проводах воздушных линий электропередач (ВЛ) и компенсации реактивной мощности.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in high voltage substations requiring the use of devices for melting ice on the wires of overhead power lines (VL) and reactive power compensation.

Уровень техникиState of the art

Известны комбинированные установки для управляемой плавки гололеда на проводах ВЛ и компенсации реактивной мощности, выполненные на основе трехфазного мостового преобразователя (двух или трехуровневого) на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах - IGBT или запираемых тиристорах (см. патент US №6433520, опубл. 13.08.2002; патент RU №2376692, опубл. 20.12.2009).Known combined installations for controlled ice melting on overhead lines and reactive power compensation, based on a three-phase bridge converter (two or three level) on fully controllable power semiconductor devices - IGBT or lockable thyristors (see US patent No. 6433520, published on 08.13.2002 ; patent RU No. 2376692, publ. 12/20/2009).

Преобразователь содержит три плеча на последовательно соединенных полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами. При реализации синхронного статического компенсатора (СТАТКОМа) преобразователь по переменному току через первый трехполюсный выключатель и реакторную группу из двух трехфазных дросселей подключен к трехфазной обмотке силового трансформатора, а к выходу постоянного тока преобразователя подсоединена конденсаторная батарея, выполняющая функции источника постоянного напряжения. Параллельно одному из трехфазных дросселей подсоединен второй трехполюсный выключатель, контакты которого при работе устройства в режиме компенсации реактивной мощности разомкнуты.The converter contains three arms on series-connected fully controllable semiconductor gates, shunted by on-board diodes. When implementing a synchronous static compensator (STATCOM), the AC converter is connected to the three-phase winding of the power transformer through the first three-pole switch and the reactor group of two three-phase inductors, and a capacitor bank acting as a constant voltage source is connected to the DC output of the converter. In parallel with one of the three-phase reactors, a second three-pole switch is connected, the contacts of which are open when the device is in reactive power compensation mode.

При плавке гололеда преобразователь переводят из режима компенсации в режим управляемого выпрямителя, с подключением к выходу через двухполюсный выключатель или же два однополюсных выключателя проводов ВЛ, на которой производят плавку гололеда постоянным током. Контакты второго трехполюсного выключателя в этом режиме замкнуты.When melting ice, the converter is transferred from compensation mode to controlled rectifier mode, with an output connected via a two-pole switch or two single-pole VL wires switches, on which ice is smelted with direct current. The contacts of the second three-pole switch are closed in this mode.

Достоинством применения постоянного тока является возможность плавки гололеда на линиях большой протяженности, т.к. величина тока ограничивается только активной составляющей проводов ВЛ.The advantage of using direct current is the ability to melt ice on long lines, because the current value is limited only by the active component of the overhead lines.

При использовании в качестве источника питания управляемого выпрямителя обычно применяют вариант подключения «провод - два провода». Вначале к выходу выпрямителя подключают цепь, образованную одним из проводов линии и двумя другими проводами, соединенными в параллель. По окончании плавки гололеда на первом проводе на его место подключают второй, а затем третий провод. Однако при таком способе существенно усложняется организация плавки гололеда, увеличивается время плавки, требуется размещение большого количества дополнительной коммутационной аппаратуры на обоих концах линии с периодическими переключениями ее в процессе плавки.When using a controlled rectifier as the power source, the “wire-two-wire” connection option is usually used. First, a circuit formed by one of the wires of the line and two other wires connected in parallel is connected to the output of the rectifier. At the end of the ice melting on the first wire, a second and then a third wire is connected in its place. However, with this method, the organization of ice melting is significantly complicated, the melting time is increased, a large number of additional switching equipment is required at both ends of the line with its periodic switching during the melting process.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Техническим эффектом изобретения является упрощение организации и сокращение продолжительности процесса плавки гололеда посредством комбинированной установки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования на ВЛ.The technical effect of the invention is to simplify the organization and reduce the duration of the process of melting ice through a combined installation while reducing the number of additional switching equipment on the overhead line.

Для достижения указанного эффекта в установку введен второй трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, выводы постоянного тока которого соединены с выходами постоянного тока первого преобразователя, трехфазные выводы через третий трехполюсный выключатель соединены с проводами ВЛ для плавки гололеда, и через четвертый трехполюсный выключатель - с трехфазными выводами первого преобразователя.To achieve this effect, a second three-phase bridge converter is introduced into the installation using fully controllable semiconductor valves, shunted with on-board diodes, the DC terminals of which are connected to the DC outputs of the first converter, the three-phase terminals through the third three-pole switch are connected to the overhead lines for ice melting, and through the fourth three-pole switch with three-phase terminals of the first converter.

Осуществление изобретения с учетом его развитияThe implementation of the invention in view of its development

Суть изобретения поясняется чертежом на фиг.1.The essence of the invention is illustrated by the drawing in figure 1.

Предлагаемая установка содержит первый трехфазный мостовой преобразователь 1 на полностью управляемых полупроводниковых ключах (например, IGBT-транзисторах), шунтированных встречно включенными диодами, подсоединенный со стороны переменного тока к трем фазам (А, В, С) вторичной обмотки трансформатора или сети переменного тока через первый трехполюсный выключатель 2 и трехфазные дроссели 3, 4, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель 5. При достаточной величине функции токоограничивающего дросселя 3 может выполнять индуктивность от потоков рассеяния вторичной обмотки трансформатора, к которой подключен вход переменного тока преобразователя 1. К выводам постоянного тока первого преобразователя подключена конденсаторная батарея 6 и выводы постоянного тока второго трехфазного мостового преобразователя 7 на полностью управляемых полупроводниковых ключах, шунтированных встречно включенными диодами. Трехфазные выводы преобразователя 7 через третий трехполюсный выключатель 8 соединены с проводами ВЛ для плавки гололеда и через четвертый трехполюсный выключатель 9 - с трехфазными выводами преобразователя 1. Сигналы управления состоянием управляемых вентилей преобразователей формируются устройством управления 10.The proposed installation contains the first three-phase bridge converter 1 on fully controllable semiconductor switches (for example, IGBTs) shunted by on-board diodes, connected from the AC side to the three phases (A, B, C) of the secondary winding of the transformer or AC network through the first a three-pole switch 2 and three-phase inductors 3, 4, parallel to one of which a second three-pole switch 5 is connected. If the function of the current-limiting inductor 3 is sufficient suppl inductance of the leakage flux of the transformer secondary winding to which the AC input transducer 1. By DC terminals of the first inverter 6 is connected a capacitor bank and the DC terminals of the second three-phase bridge inverter 7 in a fully controllable semiconductor switches, diodes shunted counter included. The three-phase leads of the converter 7 through the third three-pole switch 8 are connected to the overhead lines for melting ice and through the fourth three-pole switch 9 are connected to the three-phase leads of the converter 1. Signals for controlling the state of the controlled valves of the converters are generated by the control device 10.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

При плавке гололеда преобразователи 1 и 7 образуют преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока. Первый из них работает в режиме управляемого выпрямителя, а второй - в режиме трехфазного автономного инвертора. Трехфазной нагрузкой инвертора с соединением фаз звездой служат провода ВЛ, замкнутые на противоположном конце линии и подсоединенные к выходу инвертора через контакты трехполюсного выключателя 8. В режиме плавки гололеда контакты выключателя 9 разомкнуты, а контакты выключателя 5, для более эффективного использования мощности установки, замкнуты.When melting ice, converters 1 and 7 form a frequency converter with a pronounced DC link. The first of them works in a controlled rectifier mode, and the second in a three-phase autonomous inverter mode. The three-phase load of the inverter with the phase connection as a star is OHL wires, closed at the opposite end of the line and connected to the inverter output through the contacts of the three-pole switch 8. In the ice melting mode, the contacts of the switch 9 are open, and the contacts of the switch 5 are closed for more efficient use of the power of the installation.

Инвертор по сигналам устройства управления 10 формирует на зажимах проводов ВЛ переменное напряжение низкой частоты, под действием которого по проводам линии протекает переменный ток, эффективное значение которого устанавливают и поддерживают на требуемом уровне изменением выходного напряжения преобразователя 1 путем воздействия на величину коэффициента высокочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Частоту выходного напряжения инвертора 7 выбирают такой, чтобы индуктивное сопротивление проводов линии практически не влияло на эффективную величину протекающего по ним тока. При выполнении этого условия управляемая плавка гололеда с применением предложенной установки возможна на линиях той же длины, что и при плавке постоянным током.The inverter by the signals of the control device 10 generates an alternating voltage of low frequency at the terminals of the overhead lines, under the action of which an alternating current flows through the wires of the line, the effective value of which is set and maintained at the required level by changing the output voltage of the converter 1 by affecting the value of the high-frequency pulse-width modulation coefficient (PWM). The frequency of the output voltage of the inverter 7 is chosen such that the inductive resistance of the line wires does not practically affect the effective value of the current flowing through them. When this condition is met, controlled ice melting using the proposed installation is possible on lines of the same length as in direct current melting.

В режиме компенсации реактивной мощности контакты трехполюсных выключателей 5 и 8 разомкнуты, контакты трехполюсного выключателя 9 замкнуты а преобразователи 1 и 7 соединены параллельно. При установке угла управления полупроводниковыми ключами преобразователей α, несколько меньшем 180°, из сети переменного тока потребляется небольшая активная мощность для поддержания напряжения на зажимах конденсаторной батареи 6. При этом на стороне переменного тока преобразователями формируются переменные трехфазные напряжения Un, первая гармоника которых сдвинута по отношению к фазным напряжениям источника переменного тока на угол β=180°-α. Если амплитуды первой гармоники напряжений UП превышают амплитуду переменного напряжения источника переменного тока, преобразователи генерирует реактивную мощность в сеть, если наоборот - преобразователи нагружает сеть реактивной мощностью. Изменением коэффициента высокочастотной ШИМ регулируют амплитуду первой гармоники напряжений UП, а, следовательно, величину и направление передачи реактивной мощности через преобразователи.In the reactive power compensation mode, the contacts of the three-pole switches 5 and 8 are open, the contacts of the three-pole switch 9 are closed and the converters 1 and 7 are connected in parallel. When setting the angle of control of the semiconductor switches of the converters α, slightly less than 180 °, a small active power is consumed from the AC network to maintain the voltage at the terminals of the capacitor bank 6. In this case, the alternating three-phase voltages Un, the first harmonic of which is shifted with respect to to the phase voltages of the AC source at an angle β = 180 ° -α. If the amplitudes of the first harmonic of the voltages U P exceed the amplitude of the alternating voltage of the alternating current source, the converters generate reactive power in the network, if on the contrary, the converters load the network with reactive power. By changing the coefficient of the high-frequency PWM, the amplitude of the first harmonic of the voltages U P is regulated, and, therefore, the magnitude and direction of the transmission of reactive power through the converters.

В предложенном комбинированном устройстве для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности отсутствует необходимость в применении дополнительной коммутационной аппаратуры и переключений на линии в процессе плавки гололеда, так как эти функции выполняют бесконтактные полупроводниковые ключи автономного инвертора. В течение периода выходного напряжения на его выходе дважды происходит соединение проводов ВЛ по схеме «провод - два провода» с необходимыми их перестановками, аналогично перестановкам при плавке гололеда постоянным током. Кроме того, существенно сокращается время плавки, так как она происходит одновременно на всех проводах ВЛ.In the proposed combined device for melting ice and reactive power compensation, there is no need to use additional switching equipment and line switching in the process of melting ice, since these functions are performed by contactless semiconductor switches of an autonomous inverter. During the period of the output voltage at its output, the overhead wires are connected twice according to the “wire-two wires” scheme with their necessary permutations, similar to permutations during smelting of ice with direct current. In addition, the melting time is significantly reduced, since it occurs simultaneously on all OHL wires.

Claims (1)

Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности, содержащая первый трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, первый трехполюсный выключатель и два последовательно соединенных трехфазных дросселя, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель - на стороне переменного тока, отличающаяся тем, что в нее введен второй трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, выводы которого по постоянному току соединены с выводами постоянного тока первого преобразователя, а трехфазные выводы через третий трехполюсный выключатель соединены с проводами линии электропередачи для плавки гололеда переменным током низкой частоты и через четвертый трехполюсный выключатель соединены с трехфазными выводами первого преобразователя. Combined installation for melting ice and reactive power compensation, containing the first three-phase bridge converter on fully controllable semiconductor valves, shunted with on-board diodes, a capacitor bank on the DC side, the first three-pole switch and two three-phase inductors connected in series, the second three-pole connected in parallel to one of them switch - on the AC side, characterized in that a second three-phase bridge is inserted into it a howling converter on fully controllable semiconductor valves, shunted with on-board diodes, the DC terminals of which are connected to the DC terminals of the first converter, and the three-phase terminals are connected through the third three-pole switch to the wires of the power line for melting ice with alternating current of low frequency and through the fourth three-pole switch connected to the three-phase terminals of the first converter.
RU2012126026/07A 2012-06-22 2012-06-22 Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power RU2505899C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126026/07A RU2505899C1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126026/07A RU2505899C1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012126026A RU2012126026A (en) 2013-12-27
RU2505899C1 true RU2505899C1 (en) 2014-01-27

Family

ID=49785955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012126026/07A RU2505899C1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2505899C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580833C1 (en) * 2014-12-19 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТИРА-ЭЛ" (ООО "ТИРА-ЭЛ") Device for ice melting using wire and ground wire overhead lines

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394734B (en) * 2017-08-30 2018-11-20 国网湖南省电力公司 The exchange de-icing method of 35kV distribution network line
CN113193526B (en) * 2021-04-30 2023-03-31 贵州电网有限责任公司 Low-frequency alternating-current ice melting method based on back-to-back half-bridge MMC device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144191A (en) * 2000-02-18 2000-11-07 Utility Systems Technologies, Inc. Voltage regulator
US6329798B1 (en) * 1998-12-11 2001-12-11 Honeywell International Inc Voltage controller for minimizing the utility power provided to a local load site having a local power source
RU2235397C2 (en) * 2002-04-11 2004-08-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" Ice glaze melting apparatus
RU2316867C1 (en) * 2006-08-11 2008-02-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Combinatorial ice melting and reactive power correcting installation
RU2376692C1 (en) * 2008-06-09 2009-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") Combined plant for glase ice and reactive power compensation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329798B1 (en) * 1998-12-11 2001-12-11 Honeywell International Inc Voltage controller for minimizing the utility power provided to a local load site having a local power source
US6144191A (en) * 2000-02-18 2000-11-07 Utility Systems Technologies, Inc. Voltage regulator
RU2235397C2 (en) * 2002-04-11 2004-08-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" Ice glaze melting apparatus
RU2316867C1 (en) * 2006-08-11 2008-02-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Combinatorial ice melting and reactive power correcting installation
RU2376692C1 (en) * 2008-06-09 2009-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") Combined plant for glase ice and reactive power compensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580833C1 (en) * 2014-12-19 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТИРА-ЭЛ" (ООО "ТИРА-ЭЛ") Device for ice melting using wire and ground wire overhead lines

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012126026A (en) 2013-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2505903C1 (en) Intergrated apparatus for compensation of reactive power and melting ice cover (version)
US10491098B2 (en) Soft switching solid state transformers and converters
JP6181132B2 (en) Power converter
Subramanian et al. Interphase AC–AC topology for voltage sag supporter
RU2384876C2 (en) Multi-level active filter
EP2494687B1 (en) High voltage ac-dc converter
EP2451071B1 (en) Control method for converting power, and electronic power converter adapted to carry out said method
US8553432B2 (en) Power transmission method and power transmission apparatus
FI124139B (en) Power transmission equipment
US20140254223A1 (en) Method and system for a high speed soft-switching resonant converter
US20140049998A1 (en) DC to AC Power Converter
RU2011100177A (en) ELECTRIC POWER TRANSMISSION PLANT
JP2013162658A5 (en)
AU2011370316A1 (en) A compensating system for medium or high voltage applications
CN104993493A (en) Low-load reactive power optimization method of common-tower double-circuit DC power transmission system
RU2505899C1 (en) Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power
JP2022538320A (en) Arc furnace power supply with converter circuit
Yamada et al. A battery charger with 3-phase 3-level T-type PFC
WO2015172825A1 (en) Ac fault handling arrangement
Zheng et al. DC-link current minimization control for current source converter-based solid-state transformer
RU124067U1 (en) INSTALLATION FOR HUNGER HEATING AND REACTIVE POWER COMPENSATION
Kumar N Power quality issues and its mitigation techniques
Ahmad et al. A novel DC-to-AC controlled multi-level inverter
RU2325752C1 (en) Alternating current voltage regulator
WO2015124461A1 (en) Apparatus and method for reducing harmonics