專利名稱：用于柔性能量傳輸和借助直流電流對高壓導(dǎo)線去冰的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于柔性能量傳輸和借助直流電流對具有多相的高壓導(dǎo) 線去冰的裝置，該裝置具有高壓導(dǎo)線的交流電壓接頭，該交流電壓接頭具有與 高壓導(dǎo)線的相數(shù)量相當(dāng)?shù)南?，其中每一相具有至少一個(gè)電感和與每個(gè)電感串聯(lián) 的整流電路，整流電路借助分支點(diǎn)與交流電壓接頭相連并且包括具有第一功率 半導(dǎo)體整流管的第一電流支路和具有第二功率半導(dǎo)體整流管的第二電流支路， 在此這些功率半導(dǎo)體整流管關(guān)于分支點(diǎn)相對連接并且第一和第二電流支路借助
至少一個(gè)星形連接中性點(diǎn)開關(guān)可以與TCR星形連接中性點(diǎn)相連。
背景技術(shù)：
這樣的裝置在W()2006/027376A1中已經(jīng)公知。在那里描述了所謂的高壓 直流輸電設(shè)備的工作方式和所謂的晶閘管控制的電抗器、簡稱為TCR的工作方 式。此外公開了，借助開關(guān)裝置可以將高壓直流輸電設(shè)備(HGiJ設(shè)備)轉(zhuǎn)換為 TCR以及將TCR轉(zhuǎn)換為HGiJ設(shè)備。這樣預(yù)先公知的裝置具有交流電壓接頭和 直流電壓接頭，在它們之間連接了多相的串聯(lián)電路。在此串聯(lián)電路的每一相具 有至少一個(gè)電感以及整流電路。整流電路具有一個(gè)分支點(diǎn)，其將電流路徑劃分 為第一電流支路以及第二電流支路。每個(gè)電流支路裝配了功率半導(dǎo)體整流管， 其中整流管關(guān)于分支點(diǎn)彼此相對地取向。所有相的第 一電流支路以及第二電流 支路可以經(jīng)過星形連接中性點(diǎn)開關(guān)互相連接，從而構(gòu)成TCR星形連接中性點(diǎn)。 在星形連接中性點(diǎn)開關(guān)斷開的情況下實(shí)現(xiàn)所謂的六脈波橋式電路整流器，用該 六脈波橋式電路可以對交流電壓接頭提供的交流電流整流。以這種方式產(chǎn)生的 直流電流然后可以被饋入到高壓導(dǎo)線中用以去冰。該已知的裝置具有如下缺陷， 即在選擇的星形點(diǎn)連接中產(chǎn)生額定電流奇數(shù)倍的三次諧波。而將這些諧波饋入 到連接的交流電網(wǎng)中是不期望的。此外由于星形連接不能互相獨(dú)立地形成相電 流，從而影響該公知裝置的TCR運(yùn)行的調(diào)節(jié)。
本文開頭提到類型的裝置例如用于高壓導(dǎo)線的去冰。特別是在較寒冷的地
3區(qū)，諸如用于傳輸交流電流的架空線的高壓導(dǎo)線由于在高壓導(dǎo)線上的積雪和結(jié) 冰而承重。這些冰的重量可達(dá)數(shù)噸并且導(dǎo)致高壓導(dǎo)線的機(jī)械損壞。為了融冰可 以在高壓導(dǎo)線中有控制地耦合進(jìn)直流電流，該直流電流使得高壓導(dǎo)線變熱并由 此使得雪或冰融化并脫落。特別是在其長度超過數(shù)百公里的長高壓導(dǎo)線的情況 下，直流電流比交流電流更適合，因?yàn)橹绷麟娏骺梢愿玫乇豢刂啤?br>
發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開頭所述類型的裝置，其 結(jié)構(gòu)簡單同時(shí)成本低廉。
上述技術(shù)問題通過如下來解決使TCR星形連接中性點(diǎn)經(jīng)過連接導(dǎo)線與零 序系統(tǒng)抑制裝置的星形連接中性點(diǎn)相連。
按照本發(fā)明的裝置如這種裝置具有兩種運(yùn)行類型。在TCR運(yùn)行中從按照本 發(fā)明的裝置的連接于其上的高壓導(dǎo)線吸收無關(guān)功率。而在所謂的HGtJ運(yùn)行中 則可以將直流電流有針對性地耦合輸入到連接的高壓導(dǎo)線中。在本發(fā)明范圍內(nèi)， 裝置的各相在TCR運(yùn)行中按照星形連接互相相連，盡管在WO2006/027376A1 中指出，星形連接具有如下缺陷即不抑制或吸收額定電流的這些三次或九次 諧波，從而使這些諧波暢通無阻地流入所連接的交流電網(wǎng)中。這些電流在以下 被稱為零序系統(tǒng)電流，因?yàn)檫@些在星形連接的TCR中的諧波與正序(Mitsy stem ) 和反序系統(tǒng)(Gegensystem )中的諧波不同不會(huì)自動(dòng)地消去。為了避免交流電網(wǎng) 中的零序電流，在本發(fā)明范圍內(nèi)將TCR星形連接中性點(diǎn)與零序系統(tǒng)抑制裝置的 星形連接中性點(diǎn)相連。由此零序系統(tǒng)電流經(jīng)過TCR的星形連接中性點(diǎn)流到零序 系統(tǒng)抑制裝置的星形連接中性點(diǎn)，該零序系統(tǒng)抑制裝置防止零序系統(tǒng)電流被？j 入到所連接的交流電網(wǎng)。作為后果以這種方式可以避免具有許多隔離開關(guān)的昂 貴的三角形連接。由此按照本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單并且成本低廉。按照本發(fā)明 零序系統(tǒng)電流在TCR運(yùn)行中經(jīng)過地從TCR星形連接中性點(diǎn)流至零序系統(tǒng)抑制 裝置的接地點(diǎn)并且從零序系統(tǒng)抑制裝置經(jīng)過閉合的星形連接中性點(diǎn)開關(guān)返回到 TCR的星形連接中性點(diǎn)，從而形成閉合的電路。此外按照本發(fā)明還提供附加的 電流路徑，其對于零序系統(tǒng)電流具有如此小的阻抗，使得避免了將零序系統(tǒng)電 流引入到所連接的高壓導(dǎo)線中。
在優(yōu)選方式中連接導(dǎo)線是接地連接。換言之，TCR星形連接中性點(diǎn)和零序 系統(tǒng)抑制裝置的星形連接中性點(diǎn)都接地。該解決方案自然是成本低廉的。與此不同的是，連接導(dǎo)線是金屬連接導(dǎo)線。
以優(yōu)選方式，零序系統(tǒng)抑制裝置是具有按照三角形連接的初級繞組和按照 星形連接的次級繞組的變壓器。如果連接導(dǎo)線是接地連接，則TCR星形連接中 性點(diǎn)和次級繞組的星形連接中性點(diǎn)都接地。由此在TCR運(yùn)行中零序系統(tǒng)電流從
TCR星形連接中性點(diǎn)流到變壓器，在此變壓器的具有三角形連接的初級繞組防
止零序系統(tǒng)電流饋入到所連接的交流電網(wǎng)。
與此不同的是，零序系統(tǒng)抑制裝置是至少一個(gè)零序系統(tǒng)濾波器。該零序系 統(tǒng)濾波器例如鑒于小的阻抗調(diào)諧到三次諧波并且具有合適的電感和電容的接 線。該零序系統(tǒng)濾波器具有與高壓導(dǎo)線的相數(shù)相應(yīng)數(shù)量的相，在此零序系統(tǒng)濾
波器的各相互相連接成星形連接中性點(diǎn)。所說的星形連接中性點(diǎn)與TCR星形連 接中性點(diǎn)或者經(jīng)過金屬連接導(dǎo)線連接或者經(jīng)過接地連接連接。換言之零序系統(tǒng) 濾波器的星形連接中性點(diǎn)接地。零序系統(tǒng)濾波器本身對專業(yè)人員來說是公知的， 從而對此不需進(jìn)一步討論。由此在星形連接中性點(diǎn)開關(guān)閉合的情況下通過按照 本發(fā)明的裝置對于零序系統(tǒng)電流提供具有小阻抗的閉合電路。
優(yōu)選每一相具有多個(gè)電感，其中至少一個(gè)電感可以借助跨接開關(guān)跨接。如 果裝置例如處于所謂的TCR運(yùn)行，則不跨接附加的電感，在此提高的電感對于 裝置的運(yùn)行起正面作用。相反在所謂的HGtJ運(yùn)行中通過跨接至少一個(gè)附加的 電感可以合適地降低電感。
優(yōu)選設(shè)置用于抑制五、七和/或十二次諧波的濾波器裝置。附加的濾波器裝 置防止可以與裝置相連的、具有不是零序系統(tǒng)的部分的所說的諧波的高壓導(dǎo)線 的負(fù)載。


本發(fā)明的其它合適的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)是以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例 的描述的內(nèi)容，其中相同的組件使用相同的附圖標(biāo)記并且其中 圖1示出了按照本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例，以及 圖2示出了按照本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明的裝置1的第一實(shí)施例，其具有作為交流電壓接頭 的變壓器2。換言之變壓器2用于將按照本發(fā)明的裝置1與在圖1中未圖形示出的多相的高壓導(dǎo)線連接。由此裝置1同樣具有多相，出于清楚性原因在圖1 和2中僅示出其中的一相。通常按照本發(fā)明的裝置通常具有三相。
變壓器2具有初級繞組3以及次級繞組4。初級繞組3的各相互相連接成 所謂的三角形。次級繞組4的各相互相形成一個(gè)共同的接地的星形連接中性點(diǎn)。 此外按照本發(fā)明的裝置1還具有包括電感6以及電感7的串聯(lián)電路5。與電感7 并聯(lián)地設(shè)置了設(shè)置在跨接支路9中的跨接開關(guān)8。
此外串聯(lián)電路5還具有整流電路10,其具有設(shè)置在兩個(gè)功率半導(dǎo)體整流管 12和13之間的分支點(diǎn)11。功率半導(dǎo)體整流管12和13關(guān)于分支點(diǎn)11相對設(shè)置。 功率半導(dǎo)體整流管12設(shè)置在第一電流支路14中，而功率半導(dǎo)體整流管13設(shè)置 在第二電流支路15中，在此電流支路14和15經(jīng)過第一隔離開關(guān)16以及經(jīng)過 第二隔離開關(guān)17與TCR星形連接中性點(diǎn)18相連。在圖l中表明，在那里沒有 示出的具有其整流電路10的相同樣可以與TCR星形連接中性點(diǎn)18相連。在此 TCR星形連接中性點(diǎn)18接地。由此具有示出的閉合的開關(guān)16和17的裝置1 處于所謂的TCR運(yùn)行中并且用于吸收來自多相的高壓導(dǎo)線的無功功率。由于這 個(gè)原因跨接開關(guān)8斷開，從而在串聯(lián)電路5中提供對于裝置1的TCR運(yùn)行來說 是具有優(yōu)勢的、提高的電感。為了抑制額定電流的第五、七、十二和/或二十四 次諧波還設(shè)置了附加的濾波器裝置19，該濾波器裝置本身對于專業(yè)人員來說是 公知的，從而對此不需進(jìn)一步討論。該附加的濾波器裝置19例如不接地。
由于按照本發(fā)明的裝置1的星形連接，反序和正序系統(tǒng)的諧波相互抵消。 但是零序系統(tǒng)經(jīng)過構(gòu)造為接地的連接導(dǎo)線從TCR星形連接中性點(diǎn)18流至次級 繞組4的星形連接中性點(diǎn)并從那里例如又返回串聯(lián)電路5,從而提供具有小阻 抗的閉合電路。初級繞組3的各相的三角形連接防止了零序系統(tǒng)電流流入高壓 導(dǎo)線。
在圖1中此外還表明按照本發(fā)明的裝置1的HGtJ運(yùn)行。由于這個(gè)原因僅 僅通過虛擬延長的虛線表示母線20。裝置1的HGt)運(yùn)行表示在該虛線的右端。 在HGiJ運(yùn)行中開關(guān)16和17斷開。由于這個(gè)原因第一電流支路14不再與第二 電流支路15連接并且由此也不再與TCR星形連接中性點(diǎn)18相連。此外跨接開 關(guān)8閉合，從而串聯(lián)電路5的電感7相比裝置1的TCR運(yùn)行來說減小了 。功率 半導(dǎo)體整流管12和13此時(shí)不再如雙向開關(guān)起作用，而是作為六脈波橋式電路 的電流整流器，從而提供了所謂的整流器。電流支路14和15由此形成裝置1 的直流接頭。在圖1中未示出的平滑扼流圈用于平滑經(jīng)整流的電流。直流電流
6此時(shí)可以耦合輸入到高壓導(dǎo)線中并且可以在那里用來熔化雪和冰。
圖2示出按照本發(fā)明的裝置1的另一個(gè)實(shí)施例。按照本發(fā)明的裝置1與圖 1中示出的實(shí)施例的區(qū)別在于，與圖1中不同，次級繞組4的星形連接中性點(diǎn)
不再接地。取而代之的是設(shè)置零序系統(tǒng)濾波器21,其各相互相連接以形成濾波 器星形連接中性點(diǎn)22。濾波器星形連接中性點(diǎn)22接地。由此零序系統(tǒng)可以在 TCR運(yùn)行中從TCR星形連接中性點(diǎn)18經(jīng)過地流到濾波器星形連接中性點(diǎn)22, 在此零序系統(tǒng)濾波器21形成對于電流的三次諧波具有低阻抗的電流路徑并且 由此抑制通過零序系統(tǒng)的負(fù)載。在本發(fā)明的范圍內(nèi)自然還可以規(guī)定多個(gè)調(diào)諧到 其它諧波例如九次諧波的零序系統(tǒng)濾波器21。重要的是，所有零序系統(tǒng)濾波器 都具有接地的星形連接中性點(diǎn)或與TCR的星形連接中性點(diǎn)金屬地相連的星形 連接中性點(diǎn)，從而通過按照本發(fā)明的裝置提供對于零序系統(tǒng)電流來說具有小阻 抗的閉合的電流回路。
權(quán)利要求
1.一種用于柔性能量傳輸和借助直流電流對具有多相的高壓導(dǎo)線去冰的裝置(1)，該裝置(1)具有高壓導(dǎo)線的交流電壓接頭，該交流電壓接頭具有與高壓導(dǎo)線的相數(shù)量相當(dāng)?shù)南?，其中每一相具有至少一個(gè)電感(6)和與每個(gè)電感(6)串聯(lián)的整流電路(10)，其中整流電路(10)借助分支點(diǎn)(11)與交流電壓接頭相連并且包括具有第一功率半導(dǎo)體整流管(12)的第一電流支路(14)和具有第二功率半導(dǎo)體整流管(13)的第二電流支路(15)，其中這些功率半導(dǎo)體整流管(12，13)關(guān)于分支點(diǎn)(11)相對連接，并且其中第一和第二電流支路(15)借助至少一個(gè)星形連接中性點(diǎn)開關(guān)(16，17)可以與TCR星形連接中性點(diǎn)相連，其特征在于，所述TCR星形連接中性點(diǎn)(18)經(jīng)過連接導(dǎo)線與零序系統(tǒng)抑制裝置(2，21)的星形連接中性點(diǎn)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1 )，其特征在于，所述連接導(dǎo)線是接地連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的裝置(1 )，其特征在于，所述連接導(dǎo)線是金屬連 接導(dǎo)線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置(1 )，其特征在于，所述零序 系統(tǒng)抑制裝置是具有按照三角形連接的初級繞組(3 )和按照接地的星形連接的 次級繞組(4)的變壓器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置(1 )，其特征在于，所述零序 系統(tǒng)抑制裝置包括至少一個(gè)具有接地的星形連接中性點(diǎn)的濾波器(21 )。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1 )，其特征在于，在每一相中 設(shè)置多個(gè)電感(6， 7)，其中這些電感中的一個(gè)電感(7)可以借助跨接開關(guān)(8) 跨接。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1 )，其特征在于，所述第一電 流支路(14)和/或第二電流支路(15)具有平滑扼流圈。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1 )，其特征在于，具有用于抑 制第五、七和/或十二次諧波的濾波器裝置(19)。
全文摘要
一種用于柔性能量傳輸和借助直流電流對多相高壓導(dǎo)線去冰的裝置(1)，具有高壓導(dǎo)線的交流電壓接頭，該交流電壓接頭具有與高壓導(dǎo)線的相數(shù)量相當(dāng)?shù)南啵恳幌嗑哂兄辽僖粋€(gè)電感(6)和與每個(gè)電感(6)串聯(lián)的整流電路(10)，整流電路(10)借助分支點(diǎn)(11)與交流電壓接頭相連并包括具有第一功率半導(dǎo)體整流管(12)的第一電流支路(14)和具有第二功率半導(dǎo)體整流管(13)的第二電流支路(15)，功率半導(dǎo)體整流管(12，13)關(guān)于分支點(diǎn)(11)相對連接，第一和第二電流支路(15)借助至少一個(gè)星形連接中性點(diǎn)開關(guān)(16，17)可以與TCR星形連接中性點(diǎn)相連，該裝置結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉，本發(fā)明提出，TCR星形連接中性點(diǎn)(18)經(jīng)過連接導(dǎo)線與零序系統(tǒng)抑制裝置(2，21)的星形連接中性點(diǎn)相連。
文檔編號(hào)H02M7/00GK101542886SQ200780043255
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者卡爾·尤克爾, 卡德里·薩德克, 弗蘭克·謝特勒 申請人:西門子公司