本发明具体涉及一种用于风电场集电线路的融冰短接装置。
随着经济技术的发展,电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源,给人们的生产和生活带来了无尽的便利。但是,随着全球环境问题的日益突出,极端天气频出,给电网的稳定可靠运行带来了极大的挑战。
近几年,我国南方地区的电力线路受雨雪冰冻灾害影响,造成了严重的损失,风电场一般建于高海拔风力集中地区,低温雨雪天气下极易形成覆冰条件,造成风机叶片、集电线路、送出线路等大量覆冰,严重影响风电场设备安全。风电场主要由风机、集电线路、升压站以及送出线路构成,风机转动转化为电能,由集电线路将各风机电能汇集至升压站,升压站将电压抬高后通过送出线路外送。风机叶片抗冰能力强,可通过停运等自然融冰后再启动;送出线路可通过电网侧电源反送,在升压站对线路短接,对其实施短路融冰,保障线路安全。但集电线路分布广泛、分支多,且多经过地形复杂的崇山峻岭,一旦线路覆冰,人力很难抵达线路,既不能开展除冰,也无法对线路短接后实施融冰,很容易出现覆冰过荷载导致倒杆断线,造成很多风机电能无法正常送出。
针对集电线路融冰问题,可通过系统对升压站反送电让升压站带电,从升压站取电源对集电线路进行融冰,而融冰时必须对三相线路末端进行短接,因此主要问题集中于如何对集电线路末端进行短接。目前的线路融冰多采取人工临时安装短接线或人工操作短接开关对线路进行短接,不适用于人员无法抵达的集电线路末端,且线路停电后无法提供操作开关的动力电源,融冰短接更难实施。针对融冰短接问题,目前一些科研和应用单位研究了几种短接方案,如专利cna介绍了一种直流融冰短接操控结构,通过折叠式操控杆实现融冰短接,但融冰时仍需要人工对操控杆进行收缩或张开;专利cna介绍了一种输电线路直流融冰快速短接装置,但装置主要侧重于缩短短接金具与导线连接时的工作量,也不适用于集电线路融冰;专利cna介绍了一种智能直流融冰短接工具和装置,旨在增加了融冰短接接触面积,防止接触面积过小导致局部过热,也无法解决集电线路融冰时的短接问题。
本发明的目的在于提供一种可靠性高、实用性好且使用简单方便的用于风电场集电线路的融冰短接装置。
本发明提供的这种用于风电场集电线路的融冰短接装置,包括控制模块、短接模块和电源模块;短接模块和控制模块连接;电源模块给所述用于风电场集电线路的融冰短接装置供电;短接模块安装在风电场的集电线路的集电箱侧,用于融冰时的短接操作;控制模块用于控制短接模块的工作。
所述的用于风电场集电线路的融冰短接装置还包括监控模块;监控模块与控制模块连接,并安装在短接模块周围;监控模块用于监控短接模块的工作状态,并将监控信息实时上传控制模块。
所述的监控模块为由视频监控终端构成的监控模块。
所述的短接模块包括静触头、动触头和驱动电机;静触头通过跳线连接集电线路;动触头与静触头匹配;驱动电机与动触头通过连杆连接;驱动电机用于驱动动触头动作,从而保证动触头与静触头的短路连接。
所述的电源模块包括蓄电池和太阳能电池板;蓄电池用于给控制模块和短接模块供电;太阳能电池板与蓄电池连接,用于将太阳能转换为电能并给蓄电池充电。
本发明提供的这种用于风电场集电线路的融冰短接装置,安装在每一个集电线路的集电箱侧,可以通过远程控制的方式实现对冰冻天气下需融冰的集电线路末端进行三相短接,无需人工现场接线,操作人员在控制模块即可发出控制信号实现短接,有效提高了融冰时的安全性和融冰效率;同时通过电源模块提供额外的电源供应,有效解决了风机停转后集电线路末端无电源的问题;同时通过监控模块监测短接到位情况,可大大提高融冰成功率;而且本发明装置的结构简单,连接和使用均十分方便,可靠性高且实用性好。
图1为风电场的线路连接示意图。
图2为本发明装置在风电场线路上的连接示意图。
如图1所述为风电场的线路连接示意图:风电场的线路包括系统侧变电站1-1、系统侧母线1-2、风电送出线路1-3、升压站1-4、汇流母线1-5、集电箱1-6、1-7、1-8、1-9、1-10和1-11,每一个集电箱通过集电线路连接至汇流母线。风电场线路结构中各风机接至集电箱1-6~1-11,即风电输出的电能输出至集电箱1-6~1-11;集电箱1-6~1-11通过集电线路连接至汇流母线1-5,汇流母线1-5连接至升压站1-4低压侧,升压站1-4高压侧通过风电送出线路1-3连接至系统侧母线1-2,最终实现风电送至电力系统。
本发明提供的这种用于风电场集电线路的融冰短接装置,包括控制模块、短接模块、电源模块和监控模块;短接模块、监控模块和控制模块连接;电源模块给所述用于风电场集电线路的融冰短接装置供电;短接模块安装在风电场的集电线路的集电箱侧,用于融冰时的短接操作;控制模块用于控制短接模块的工作;监控模块安装在短接模块周围,用于监控短接模块的工作状态,并将监控信息实时上传控制模块。
在具体实施时,以风电线路上的集电箱1-9为例,说明本发明装置的结构、连接及使用关系:
如图2所示为本发明装置在风电场线路上的连接示意图:短接模块6安装于集电线路8靠近集电箱1-9的位置,短接模块包括静触头、动触头和驱动电机;静触头6-2通过跳线连接至集电线路8,动触头6-1位于静触头下方,驱动电机5与动触头6-1通过连杆连接;控制模块2通过信号电缆连接至驱动电机5;电源模块包括蓄电池和太阳能电池板;蓄电池4通过动力电缆接至驱动电机5;监控模块7通过支架安装在短接模块6的旁边,控制模块2通过信号电缆连接至监控模块7,蓄电池4通过动力电缆接至监控模块7,控制模块2可以设置在升压站1-4之内,太阳能电池板3通过动力电缆接至蓄电池4。
动触头与静触头匹配;驱动电机用于驱动动触头动作,从而保证动触头与静触头的短路连接;蓄电池用于给控制模块和短接模块供电;太阳能电池板用于将太阳能转换为电能并给蓄电池充电。
在具体使用时:当集电线路8需要融冰时,通过操作位于升压站1-4内的控制模块2,发送合闸信号至短接模块6,短接模块6获取蓄电池4提供的电源从而实现合闸,监控模块7将短接模块中动触头和静触头的位置的视频画面信息传送至控制模块2,位于站内的操作人员判识短接模块6合闸到位,完成融冰短接操作。
完成集电线路末端短接操作之后,在升压站侧加装融冰电源,通过末端三相短接形成融冰回路,产生融冰电流,最终达到电流发热融冰的目的。本发明的主要作用为给融冰回路末端提供短接方式,在首端施加融冰电源时可形成融冰回路,本发明与外部的融冰设备相互独立,但操作融冰设备前需先操作本设备,实现三相短接。
融冰完成后,从控制模块2发送分闸信号至短接模块6,短接模块6获取蓄电池4提供的电源并实现分闸,监控模块7将短接模块中动触头和静触头的位置的视频画面信息传送至控制模块2,位于站内的操作人员判识短接模块6分闸到位,完成融冰分闸操作。
太阳能电池板3为蓄电池4提供充电电源,蓄电池4为驱动电机5和监控模块7提供动力电源,控制模块2对驱动电机5进行合闸和分闸控制,控制模块2对监控模块7监测信号进行显示。
在具体实施时,需在集电线路末端选择合适的刀闸基础,采用钢支柱支撑短接刀闸静触头和动触头,短接刀闸可选用湖南长高高压开关集团股份公司生产的gw4-35d/630型融冰短接开关,包括动触头、静触头和驱动电机,短接开关电压等级为35kv,集电线路电压等级20kv,gw4-35d/630型融冰短接开关满足绝缘防护要求;视频终端采用钢支柱固定于短接刀闸旁边,刀闸静触头和动触头位置在其监测范围之内,视频装置可采用由海康威视生产的h265型监控视频终端;蓄电池位于刀闸下方,可采用由风帆有限责任公司生产的6-qa-195sail型蓄电池,额定容量195ah,正常待机时间可达3个月;太阳能电池板可选用光合硅能生产的ghgn-3000wk-1型太阳能板,发电功率可达3000w;监控端采用湖南湘电试研技术有限公司开发的zrb-2013型短接开关控制系统。在覆冰季节前,检查蓄电池电量、短接刀闸分合可靠性、视频传输等关键点;进入覆冰季节,一旦线路出现覆冰需要融冰,待集电线路停电后,通过监控端发出合闸信号,由电机驱动短接刀闸合闸,视频确认合闸到位后开始实施融冰。融冰完成后通过监控端发出分闸信号,由电机驱动短接刀闸分闸,视频确认分闸到位后再进行集电线路复电。该短接装置可安装于每一条需要融冰的集电线路末端,任何一条集电线路需要融冰时,合上对应的短接开关即可开始融冰。