專利名稱：調節互感器電抗特性的方法及所用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及互感器電抗特性的調節方法以及所用裝置，特別是對高壓輸電線路中互感器電抗特性的調節方法以及所用裝置。
眾所周知，電力網各元件的阻抗特性直接影響電網運行性能。電力系統在運行中的許多不正常現象，例如系統不穩定、電壓過高過低、三相不對稱、電網潮流分配不合理，都是由于電力系統各部分阻抗不匹配所造成。由于網路結構受能源和負荷分布所限制，線路、變壓器等元件的阻抗不可調。因此，通常是采用補償裝置來調節電力系統的阻抗特性。而在調節阻抗的方法中，從技術經濟角度看，調節電抗較之于調節電容要顯得合理得多。目前，調節電抗應用較多的是TCR法(晶閘管控制電抗器)和移相器法。TCR法雖然可以快速調節系統電抗特性，但在應用中有一個嚴重缺點，就是會產生大量的高次諧波。移相器法則存在所用設備造價高，運用技術較復雜的問題。
本發明的目的在于提供一種新的調節互感器電抗特性的方法以及所用裝置。它是采用變耦方式來調節接在系統中的互感器的電抗特性，具有調節速度快，無高次諧波產生，所用設備成本低，運用技術不復雜的特點。
本發明的實現方案是調節互感器電抗特性的方法，采用晶閘管開關裝置VT改變二個互感器BT1、BT2的二次側等效匝數、聯結組別，通過調節二個互感器BT1、BT2二次側的互感電勢來改變二個互感器一次側的合成電勢，最終調節二個互感器BT1和BT2的等效電抗。
上述方法所用的裝置，它包含二個三相互感器BT1、BT2，三個晶閘管開關裝置VT；晶閘管開關裝置VT接在三相互感器BT1、BT2的二次繞組之間。
本發明的另一個方案是采用晶閘管開關裝置改變一個一次側接于輸配電網路的互感器BT的二次側等效匝數；或者改變二次側并接的電感量或電容量；或者同時改變二次側的等效匝數以及并接的電感量或電容量。通過調節BT二次側并接的電感或電容歸算到一次側的電抗值，最終調節BT一次側的等效電抗。
上述方法所用的裝置，包含一個三相互感器BT，三個接在BT二次繞組的晶閘管開關裝置VT以及電感L或電容C。
與現有技術比較，本發明是采用變耦方式來調節電網中互感器的電抗特性，以220KV、160公里、傳輸200MW的實際系統為例，它與TCR法和移相器法在調節特性及所需設備容量方面的對比情況見表1表1
從表1看出。在相同調節效應情況下，本發明的變耦電抗法較之移相器法，用價廉的電容器代替了價高的電源變壓器YT，晶閘管容量減小29％。本發明較之于調節快速性相當的TCR方法，互感器容量減少50％，電容器容量減少60％，晶閘管容量大體相當。本發明具有所用設備成本低，運用技術不復雜，調節速度快，無高次諧波產生，應用范圍廣的特點。可廣泛應用于各種輸配電系統中。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。
圖1是本發明對二個互感器進行電抗調節的原理示意圖；圖2是本發明對一個互感器進行電抗調節的原理示意圖；圖3是本發明對一個互感器進行電抗調節的另一個原理示意圖；圖4是本發明實施例1的具體接線圖；圖5是圖4的等值圖；圖6是圖4的等效電抗的調節特性圖；圖7是圖4的功率調節特性圖；圖8是本發明實施例2的具體接線圖；圖9是圖8的等值圖；圖10是圖8的等效電抗以及等效電勢調節特性圖；圖11是圖8的功率調節特性圖；圖12是本發明實施例3的具體接線圖；圖13是圖12的等值圖；圖14是圖12的等效電抗調節特性圖；圖15是本發明實施例4的接線圖；圖16是圖15的等值圖；圖17是圖15的等效電抗調節特性圖；圖18是表1中各種調節方法的結線圖。
實施例1對二個串聯在同一線路中的互感器進行電抗特性調節，其原理接線圖見圖1。圖4是其一個具體接線圖，它是通過改變互感器二次繞組的等效匝數來調節互感器一次側的等效電抗。圖4中每個“方框”由一正一反并接的兩個晶閘管組成，相當于一個可控的交流開關，圖4中編號l～10表示10個可控交流開關。控制各交流開關的導通，即可改變互感器BT1的抽頭以及BT2二次側的有效匝數。由于互感器BT1、BT2一次側的合成電勢均由二部分組成，一部分是一次側電流流過時產生的自感電勢，另一部分是二次側相互作用所產生的互感電勢。因此，改變BT1、BT2二次側的抽頭及有效匝數，也就改變了BT1、BT2間的互感電勢，從而改變了BT1、BT2一次側的合成電勢，達到調節互感器BT1、BT2一次側等效電抗的目的。顯然改變二次側繞組的聯結組別，也可以改變一次側的合成電勢和等效電抗。本發明調節的是感性電抗，應用于調節輸配電線路總電抗時，互感器的一次側應串接有電容。
圖5是圖4所示結線輸電線路的單相等值圖，1、2 為輸電線路兩端電壓，XT是串聯的兩個互感器一次側合成的等值調節電抗，Xc是電容C的容抗，Z為輸電線路本身阻抗。因為XT可調節，則線路總阻抗 可調節，實際只調節輸電線路總電抗。
圖6是圖4所示結線輸電線路的等值可調電抗XT的調節特性，XT表示為標么值，其基準值XL1為互感器BT1一次側忽略漏抗后的自感抗，K是調節參數，K=K2/K1,K1、K2分別為BT2和BT1的變比，改變BT1、BT2的二次側的等效匝數或抽頭，可調節K2、K1及K，從而調節XT。可看出，當K在1～9間變化時，XT在0～0.8XL1間變化，XL1值(包含Xc的值)是根據調節范圍需要，設計時選擇確定。
圖7是圖4所示結線輸電線路傳輸功率調節特性。有功功率P和無功功率Q均用標么值表示，其基準值為調節裝置裝設前輸電線路原來的傳輸功率P0。該特性是通過一個220KV、160KM的實際輸電系統計算出的。從特性看出，當調節參數K在1～9間變化時，傳輸的有功功率調節范圍為0.67～1.67P0。而傳輸的無功功率變化不大。
實施例2對分別接在同一母線引出的相鄰兩線路中的二個互感器進行電抗特性調節，其原理接線圖見圖1。圖8是其一個具體接線圖，它也是通過改變互感器二次繞組的等效匝數來調節互感器一次側的等效電抗。通過控制晶閘管開關裝置VT中各交流開關的通斷，即可改變互感器BT1、BT2二次繞組的等效匝數，改變BT1、BT2的互感電勢，從而改變BT1、BT2一次側的合成電勢，最終改變BT1、BT2的等效電抗。顯然，改變二次繞組的聯結組別，也可以改變一次側的合成電勢和等效電抗。在應用于調節輸配電線路總電抗時，互感器的一次側應串接電容。
圖9是圖8所示結線輸電線路的等值圖，XT1和XT2分別為互感器BT1和BT2一次側看進去的等效調節電抗，ET是等值過程中所必須包含的等值調節電勢，XC1、XC2是串聯電容C1和C2的容抗，Z1、Z2是輸電線路1和2本身的阻抗。
圖10是圖8所示結線輸電線路的等值調節電抗XT1、XT2和等值調節電勢ET的調節特性，XT1和XT2均用標么值表示，其基準值XL1為BT1一次側忽略漏抗后的自感抗， 的基準值為XL1*IG,IG為該兩回輸電系統傳輸的總電流。從特性看出，XT1、XT2和ET不僅可調，而且XT1和XT2變化方向相反(一個增加時，一個減少)，正符合兩回輸電線功率潮流分配的需要。還看出，當K=1時，XT1和XT均有較大值，但此時， 值最大，從圖9看出，調節電勢 的正方向和XT1(或XT2)的壓降方向相同，或者說調節電勢 具有電容性質。可證明，當K=1時， 的合成電壓為0，這一點對輸電線路特性是十分有意義的。
圖11是圖8所示結線輸電線路兩回線路的功率調節特性。它們都是用標么值表示，其基準值為兩回線傳輸的總功率P0，調節參數K仍為BT2和BT1變比K2和K1的比值。可看出，當調節參數K在0.2～3.6間變化時，兩回路線傳輸的有功功率P就可在0.3～0.7P0間范圍內進行調節，且一回線增加，另一回減少。而傳輸的無功功率Q變化不大。
實施例3對一個一次側接于輸配電線路的互感器進行電抗調節，其原理接線圖見圖2。圖12是其一個具體接線圖，它是通過改變互感器BT二次繞組的有效匝數來改變互感器的變比以及改變二次側并接的電感量，來改變二次側并接的電抗歸算到一次側的電抗值，從而使BT一次側的等效電抗發生變化。
圖13是圖12所示結線輸電線路的等值圖，同樣XT是互感器一次側看進去的等值調節電抗XT,XC是電容C的容抗，Z是線路阻抗。等值調節電抗XT為XL和K2XL1的并聯值或者為XL和K2XL2的并聯值。XL為互感器BT一次側忽略漏抗后的自感抗，K為互感器變比。
圖14為圖12所示結線輸電線路的等值調節電抗XT的調節特性，XT用標么值表示，其基準值為XL。曲線1為圖12中用晶閘管開關9接入L1時的XT調節特性，曲線2為圖12中用晶閘管開關10接入L2時XT的調節特性。由圖14看出，當變比K在1.5～5間變化時，XT的調節范圍為0.06～0.9XL。
實施例4對一個一次側接于輸配電網路的互感器進行電抗調節，其原理接線圖見圖3。圖15是其一個具體接線圖，它是通過改變互感器BT二次繞組的等效匝數來改變互感器的變比，以改變二次側并接的電容容抗歸算到一次側的容抗值，從而使BT一次側的等效容抗發生變化。
圖15是將本發明對電力網高壓變電站10～35KV母線進行動態無功補償和快速調壓的單相結線圖。互感器BT二次線圈W1、W2、W3，其匝數根據需要按一定比例構成。在控制系統作用下，可控晶閘管開關VT按一定邏輯順序通斷，對線圈W1、W2、W3正接、反接或不接，從而改變BT的等效匝數，以改變其變比K，從而改變電容C的容抗歸算至一次側的值，改變裝置等值電納特性，以改變裝置發出或吸收的無功。用這種方法調節電容發出的無功較之于TSC(晶閘管過零投功電容器組)，晶閘管承受工作電壓低，所需晶閘管容量降低43％。
圖16是圖15所示結線輸電線路的等值圖，圖16中XL是互感器一次線圈忽略漏抗后的自感抗，K2XC是電容容抗歸算至一次側的值，BT是等值調節電納。
圖17是圖15的等值電納BT的調節特性，BT用標么值表示，當互感器變比K在1～3范圍內變化時等值電納在0～5BL范圍內變化，呈容性；當互感器變比K在3～5范圍內變化時等值電納在0～-0.7BL范圍內變化，呈感性。BL=1/XL。
圖18是表1中各種調節方法的結線圖，其中圖18-a是本發明變耦電抗法的原理結線圖，圖18-b是移相器法的原理結線圖，圖18-c是TCR方法一的原理結線圖，圖18-d是TCR方法二的原理結線圖。
權利要求
1.調節互感器電抗特性的方法，其特征在于采用晶閘管開關裝置VT改變二個互感器BT1、BT2的二次側等效匝數、聯結組別，通過調節二個互感器BT1、BT2二次側的互感電勢來改變二個互感器一次側的合成電勢，最終調節二個互感器BT1和BT2的等效電抗。
2.根據權利要求1所述調節互感器電抗特性方法用的裝置，其特征在于該裝置包含二個三相互感器BT1、BT2，三個晶閘管開關裝置VT；晶閘管開關裝置VT接在三相互感器BT1、BT2的二次繞組之間。
3.調節互感器電抗特性的方法，其特征在于采用晶閘管開關裝置改變一個一次側接于輸配電網路的互感器BT的二次側等效匝數；或者改變二次側并接的電感量或電容量；或者同時改變二次側的等效匝數以及并接的電感量或電容量；通過調節BT二次側并接的電感或電容歸算到一次側的電抗值，最終調節BT一次側的等效電抗。
4.根據權利要求3所述調節互感器電抗特性方法用的裝置，其特征在于該裝置包含一個三相互感器BT，三個接在BT二次繞組的晶閘管開關裝置VT以及電感或電容。
全文摘要
調節互感器電抗特性的方法及所用的裝置,采用晶閘管開關裝置VT改變二個互感器的二次側等效匝數或聯結組別,或者同時改變一個互感器二次側的等效匝數以及并接的電感量或電容量。通過調節二個互感器一次側的合成電勢或二次側并接的電感或電容歸算到一次側的電抗值,最終調節二個互感器的等效電抗。本發明是采用變耦方式來調節電網中互感器的電抗特性,具有所用設備成本低,運用技術不復雜,調節速度快,無高次諧波產生,應用范圍廣的特點。可廣泛應用于各種輸配電系統中。
文檔編號H02P13/00GK1310514SQ0012052
公開日2001年8月29日 申請日期2000年10月27日 優先權日2000年10月27日
發明者李民族 申請人:貴州工業大學