專利名稱：多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于電力系統無功補償領域，尤其涉及一種多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置。
背景技術：
我國能源與負荷中心分布極不平衡，使得采用大容量、長距離輸電線路輸電能成為客觀需要。為了提高輸送能力，降低輸電損耗，宜采用超高壓/特高壓線路輸電。然而， 超高壓/特高壓交流輸電線路巨大的容性充電功率、劇烈的潮流變化以及有限的絕緣裕度給系統的無功調節、過電壓抑制提出了較高的要求，限制過電壓和無功調節之間的矛盾非常突出，采用常規無功補償裝置難以解決。可控并聯電抗器通過靈活調節無功輸出可解決限制過電壓和無功調節之間的矛盾，并可提高線路的輸送能力和系統穩定性，有效降低輸電損耗，是超高壓/特高壓輸電系統安全穩定運行的關鍵技術支撐手段之一。新建的特高壓輸電系統具有電壓等級高、容量調節頻繁、充電無功大等特點，目前還沒有可控并聯電抗器裝置投入使用。國內外也沒有本發明提出的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置投入超高壓/特高壓電網應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置， 以滿足我國新建的特高壓輸電系統容量調節頻繁、充電無功大的需求，可有效解決限制過電壓和無功補償之間的矛盾，配合中性點電抗器限制潛供電流。本發明提供的一種多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置，其技術方案為本體采用變壓器結構，根據需求可設計為高短路阻抗形式或普通變壓器外接電抗器形式；高壓側每柱繞組并聯后經套管引出接入超高壓或特高壓電網，低壓側每柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。根據實際無功補償的需求，每柱繞組的容量可設計為相同或不同；低壓側每柱繞組分別配置旁路斷路器、晶閘管閥、輔助電抗器，通過控制晶閘管閥的導通情況實現無功的輸出。晶閘管閥的控制方式可采用電流過零投切或相位控制兩種方式，滿足系統無功補償的不同要求。當晶閘管閥采用電流過零投切的方式時，容量的調節為分級變化過程，完全依靠晶閘管閥電流過零投切的方式實現；在系統發生暫態故障時，控制相應的晶閘管閥開通或閉合旁路斷路器使輸出迅速達到最大輸出容量，有效抑制工頻過電壓和操作過電壓的影響。當晶閘管閥采用相位控制的方式時，穩態工作過程中通過控制晶閘管閥的導通角實現輸出無功的連續、平滑調節；在系統發生暫態故障時，快速控制晶閘管閥的導通角或閉合旁路斷路器使輸出迅速達到最大輸出容量，有效抑制工頻過電壓和操作過電壓。技術的新穎性新建的特高壓輸電系統具有電壓等級高、充電無功大、容量調節頻繁等特點，目前還沒有可控并聯電抗器裝置投入使用。本發明提供的多柱本體獨立控制晶間管閥控型可控并聯電抗器裝置特別適合頻繁調節的場合，對于特高壓輸電系統有較好的適用性。此外，目前在超高壓輸電系統中也沒有本發明提供的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置投入應用。技術的創造性①所提出的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置本體主鐵心采用多柱結構。高壓側每柱繞組并聯后接入超高壓或特高壓電網，低壓側每柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。每柱繞組的容量可根據無功補償的需求設計為相同或不同。目前國內、外應用和正在研制的可控并聯電抗器沒有采用此種結構形式。②與目前國內、外已投運的唯一 1臺分級式可控并聯電抗器--昕州500kV分級
式可控并聯電抗器裝置相比所提出的多柱本體獨立控制晶間管閥控型可控并聯電抗器裝置的晶閘管閥根據系統無功補償的不同要求可選擇采用過零投切或相位控制兩種方式；容量調節過程完全依靠控制晶閘管閥導通情況實現，響應速度可達10ms，避免了忻州裝置的容量分級調節過程中出現的瞬間容量跌落現象，解決了采用斷路器不能實現容量頻繁調節的問題。技術的實用性①所提出的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置，本體主鐵心采用多柱結構，高壓側每柱繞組并聯后接入超高壓或特高壓電網，低壓側每柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。這種本體結構形式可充分利用目前特高壓變壓器成熟的結構形式，制造方便，技術成熟，克服了特高壓可控并聯電抗器單柱容量受限的瓶頸問題；②本體主鐵心采用多柱結構，各繞組在高壓側串聯，每柱容量較小，在高電壓、大容量運行時，可以節約低壓側晶閘管閥、斷路器、外接電抗器的制造成本；③晶閘管閥承擔長期工作電流，根據系統無功補償的不同要求可選擇采用過零投切或相位控制兩種方式，穩態調節過程中容量調節完全依靠控制晶間管閥導通情況完成， 響應速度快，對系統無沖擊，適合于頻繁調節，特別適用于運行方式頻繁調節的超高壓/特高壓輸電系統，有較好的工程實用前景。本發明技術方案的優點是①多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器特別適合于頻繁調節的超/ 特高壓輸電系統，可有效解決限制過電壓和無功補償之間的矛盾，并配合中性點電抗器限制潛供電流；②本體主鐵心采用多柱結構，高壓側每柱繞組并聯后接入高壓電網，低壓側每柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。每柱繞組的容量可根據無功補償的需求設計為相同或不同。這種本體結構形式可充分利用目前特高壓變壓器常用的結構形式，制造方便， 技術成熟，解決了特高壓可控并聯電抗器單柱容量受限的瓶頸問題；③穩態調節過程可選擇采用晶閘管閥電流過零投切或相位控制的方式改變輸出的無功補償容量，調節方式簡單，響應迅速，對系統無沖擊；④整個穩態調節過程沒有斷路器參與，完全依靠晶間管閥完成，頻繁調節不影響斷路器的使用壽命。
下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1是多柱本體晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置的一種典型原理接線圖(單相)；圖2是圖1的特例，示出了雙柱本體晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置的一種典型原理接線圖(三相)。
具體實施例方式多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器可用作線路可控并聯電抗器和母線可控并聯電抗器兩種工作方式。用作線路可控并聯電抗器時，可吸收輸電線路的容性充電功率，限制工頻過電壓和操作過電壓，抑制潛供電流，提高線路輸送能力和系統穩定性；用作母線可控并聯電抗器時，通過調節輸出無功，確保母線電壓的穩定。為闡述清楚，以附圖2所示的雙柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器的一種典型原理接線圖為例說明本發明裝置的工作原理。其中，Xla、Xlb、Xlc為三相輔助電抗器；TKla, TK2a、TKlb, TK2b、TKlc、TK2c 為三相晶閘管閥組；BKla, BK2a、BKlb, BK2b、BKlc、 BK2c為三相旁路斷路器。可控并聯電抗器的本體部分采用變壓器結構，具體的實現形式可根據需求采用高短路阻抗形式或普通變壓器外接電抗器形式。高壓側兩柱繞組并聯后經套管引出接至超高壓或特高壓電網，低壓側兩柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。每柱繞組的容量可根據無功補償的不同需求設計為相同或不同，附圖2中兩柱繞組的容量設計為相同。目前特高壓變壓器繞組普遍采用雙柱式結構，本體主鐵心應用雙柱式結構，可充分利用特高壓變壓器的成熟結構，制造方便。對于裝置無功容量的調節依照系統無功補償的需求可選擇采用晶閘管閥過零投切或相位控制的方式實現。下面針對晶間管閥采用電流過零投切和相位控制兩種不同方式分別闡述相應的工作過程。(1)晶閘管閥采用電流過零投切方式晶閘管閥采用電流過零投切的方式，選用水冷型冷卻方式。根據分級數來確定晶閘管閥數量，以附圖2所示的4級為例裝置分25 %、50 %、75 %、100 %四個等級。以附圖2 的A相為例說明其工作過程晶閘管閥TKla與Xla、斷路器BKla并聯后，連接在al，xl之間。晶閘管閥11(加與斷路器抓加并聯后，連接在a2，x2之間。當TKla與1 均閉合時， 裝置為100%輸出容量；當TKh閉合而TKla斷開時，裝置為75%容量輸出；當TKla閉合而 1 斷開時，裝置工作在50%容量級；當TKla和11(加均斷開時，裝置運行于25%容量級。 裝置容量與晶閘管閥對應關系如表1所示表1裝置容量與晶閘管閥對應關系控制表
權利要求
1.一種多柱本體獨立控制晶間管閥控型可控并聯電抗器，其特征在于電抗器本體采用變壓器結構構成，所述可控并聯電抗器本體具體的實現形式根據需要可采用高短路阻抗形式構成，即通過加大變壓器的漏抗，將變壓器和電抗器合于一體，或采用普通變壓器再外接電抗器的形式構成。
2.如權利要求1所述的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器，其特征在于可控并聯電抗器本體的主鐵心柱采用多柱結構，每柱上的高壓繞組并聯后由套管引出接在超高壓或特高壓電網上，每柱上的低壓繞組由套管分別引出，各自獨立控制，并且根據實際無功補償的需求，本體主鐵心柱的每柱容量可設計為相同或不同。
3.如權利要求1或2所述的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器，其特征在于其無功調節可采用晶閘管閥電流過零投切或相位控制的方式。
4.如權利要求3所述的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器，其特征在于所述可控并聯電抗器采用晶間管閥電流過零投切方式時，容量分級調節過程完全依靠晶閘管閥電流過零投切的方式完成；在系統發生暫態故障時，控制相應的晶閘管閥或關合旁路斷路器使輸出迅速達到最大輸出容量，有效抑制工頻過電壓和操作過電壓。
5.如權利要求3所述的多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器，其特征在于可控并聯電抗器采用晶閘管閥相位控制的方式時，穩態工作過程晶閘管閥承擔長期工作電流，通過控制晶閘管閥的導通角，實現輸出無功功率的平滑調節；在系統發生暫態故障時，控制晶閘管閥的導通角或關合旁路斷路器使輸出迅速達到最大輸出容量，有效抑制工頻過電壓和操作過電壓。
全文摘要
本發明涉及電力系統無功補償領域，提供了一種多柱本體獨立控制晶閘管閥控型可控并聯電抗器裝置，其本體采用變壓器結構，根據需求可設計為高短路阻抗形式或普通變壓器外接電抗器形式；高壓側每柱繞組并聯后經套管引出接入高壓電網，低壓側每柱繞組分別經套管引出，各自獨立進行控制。根據實際無功補償的需求，每柱繞組的容量可設計為相同或不同；低壓側每柱繞組分別配置旁路斷路器、晶閘管閥、輔助電抗器，通過控制晶閘管閥的導通情況實現無功的輸出。晶閘管閥的控制方式可采用電流過零投切或相位控制兩種方式，滿足系統無功補償的不同要求。
文檔編號H02J3/18GK102263413SQ20111007924
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者于坤山, 張帆, 張振環, 徐桂芝, 武守遠, 賈跟卯, 鄧占鋒, 雷晰 申請人:中國電力科學研究院, 中電普瑞科技有限公司