一种磁控型可控并联电抗器 |
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| 申请号 | CN201310672145.1 | 申请日 | 2013-12-12 | 公开(公告)号 | CN104716652A | 公开(公告)日 | 2015-06-17 |
| 申请人 | 国家电网公司; 国网智能电网研究院; 中电普瑞科技有限公司; | 发明人 | 雷晰; 刘洋; 徐桂芝; 张振环; 贾跟卯; 杨通; 崔大伟; 郑俊杰; 蒋大鹏; 段全新; 石泽京; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种磁控型可控并联电抗器，包括磁控型可控并联电抗器本体、励磁系统和控制保护系统，所述本体为三相绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧分别与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统，励磁系统的直流侧与控制绕组直接连接；所述补偿绕组连接自励磁系统的交流侧，也可以连接并联电容器或 滤波器 。磁控型可控并联电抗器控制保护系统根据 电压 或 电流 的检测结果进行分析计算，得到计算结果去调节励磁系统的控制部分，改变 整流器 的触发 角 度，调节可控并联电抗器的输出容量，可实现输出容量连续、平滑调节，适合应用于 母线 电抗器实现超/特高压输电系统无功电压控制。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种磁控型可控并联电抗器，包括磁控型可控并联电抗器本体、励磁系统和与所述励磁系统相连的控制保护系统，其特征在于：所述本体为三绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧分别与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统。 |
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| 说明书全文 | 一种磁控型可控并联电抗器技术领域： [0001] 本发明属于一种电抗器，尤其涉及一种自励磁与外励磁方式相结合的磁控型可控并联电抗器装置。背景技术： [0002] 可控并联电抗器是一种新型的灵活交流输电系统(FACTS)装置，可有效解决超/特高压输电系统中无功电压控制难题以及无功补偿和限制过电压间的矛盾，提高电压稳定性水平和暂态运行极限，降低线路输送损耗，平衡无功，并可有效减轻调度运行的压力，是实现超高压和特高压输电通道安全、高效、经济运行的重要技术手段之一。可控并联电抗器最集中的应用领域包括：超/特高压长距离重载线路、风电集中输送通道、水电输送通道、超/特高压紧凑型线路等。 [0003] 根据原理和技术路线不同划分，可控并联电抗器可分为磁控型可控并联电抗器(Magnetically Controlled Shunt Reactor，MCSR)、分级式可控并联电抗器(Stepped Controlled Shunt Reactor，SCSR)以及晶闸管控制变压器(Thyristor Controlled Transformer，TCT)式可控并联电抗器三种结构形式。其中，磁控型可控并联电抗器可实现输出容量连续、平滑调节，适合作为母线电抗器实现超/特高压输电系统无功电压控制应用。 [0004] 磁控型可控并联电抗器通过控制直流励磁电流的大小改变铁心饱和度，从而实现其电抗值和输出容量的连续调节，因此，励磁系统的稳定性和可靠性直接影响磁控型可控并联电抗器在系统中的运行情况。超高压磁控型可控并联电抗器的励磁系统普遍采用单一电源供电的励磁系统，该系统主要包括交流电源取自变电站站用电供电系统的外励磁方式以及交流电源取自磁控型可控并联电抗器自身绕组的自励磁方式。 [0005] 外励磁方式增加了磁控型可控并联电抗器容量调节对站内供电电源的依赖，当站内供电电源发生故障后，会影响磁控型可控并联电抗器的输出容量和正常运行；此外在一些已建的开关站中，建设初期选择的站用供电系统容量较小，不能满足励磁系统对电源容量的要求。 [0006] 自励磁方式中其整流单元的交流电源取自磁控型可控并联电抗器本体控制绕组或补偿绕组。但是当磁控型可控并联电抗器所在输电线路发生单相接地等故障时，由于故障影响可能影响自励磁方式交流电源的可靠性。 [0007] 综上所述，本发明提出一种磁控型可控并联电抗器可克服上述缺点，并能明显提升磁控型可控并联电抗器励磁系统工作的稳定性和可靠性。发明内容： [0008] 本发明的目的是提供一种磁控型可控并联电抗器，该电抗器通过控制励磁系统改变电抗器铁芯的饱和程度，实现电抗值无级调节，可实现输出容量连续、平滑调节，适合应用于母线电抗器实现超/特高压输电系统无功电压控制。 [0009] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种磁控型可控并联电抗器，包括磁控型可控并联电抗器本体、励磁系统和与所述励磁系统相连的控制保护系统，所述本体为三绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧分别与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统。 [0010] 本发明提供的一种磁控型可控并联电抗器，所述自励磁系统可以配置两套自励磁系统，通过触发或封锁脉冲来实现快速切换；当其中一个所述自励磁系统故障，立即切换另一个备用所述自励磁系统；所述自励磁系统通过所述本体的补偿绕组获取交流电源。 [0011] 本发明提供的一种磁控型可控并联电抗器，所述自励磁系统包括与所述补偿绕组相连的自励磁整流变压器、与所述整流变压器相连的自励磁整流装置和与所述自励磁整流装置连接的励磁系统控制部分；所述自励磁整流装置直流输出侧与所述控制绕组连接。 [0012] 本发明提供的另一优选的一种磁控型可控并联电抗器，所述外励磁系统包括与站用电源相连的外励磁整流变压器、与所述外励磁整流变压器相连的外励磁整流装置、与所述外励磁整流装置相连的励磁系统控制部分；所述外励磁整流装置直流输出侧与所述控制绕组相连；外励磁系统的交流电源从站用电源获取，为所述控制绕组提供控制电流。 [0013] 本发明提供的另一优选的一种磁控型可控并联电抗器，所述高压绕组与应用的电力系统直接相连，所述高压绕组电压等级最高。 [0014] 本发明提供的再一优选的一种磁控型可控并联电抗器，所述补偿绕组为三角形连接的第三绕组，其连接滤波器或并联电容器组；所述补偿绕组为励磁系统提供感性的无功功率，扩大磁控型可控并联电抗器的容量调节范围；提供谐波电流的通路，减少磁控型可控并联电抗器工作中注入系统的谐波分量，减少可控并联电抗器对系统的谐波污染，提高系统的电能质量。 [0015] 本发明提供的又一优选的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于：所述外励磁系统在所述磁控型可控并联电抗器第一次投入或故障后投入时使用；当所述磁控型可控并联电抗器稳定运行或容量达到要求时，就切换到所述自励磁系统。 [0016] 本发明提供的又一优选的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于：所述控制保护系统根据电压或电流的检测结果进行分析计算，得到计算结果去调节励磁系统的控制部分，改变整流器的触发角度，调节可控并联电抗器的输出容量，从而稳定系统电压和无功补偿。 [0017] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果[0018] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果[0019] 1、本发明中的电抗器可连续平滑地调节电抗器输出容量，抑制系统电压波动，并实现全站无功电压的协调优化控制；； [0020] 2、磁控型可控并联电抗器第一次投入时切换到外励磁系统，不依赖于外接电源，对站用电供电系统容量需求小，稳定性和可靠性高； [0021] 3、本发明中的电抗器技术发展趋势好，适合在变电站和开关站应用，在我国超/特高压输电系统具有良好的应用前景； [0022] 4、本发明中的补偿绕组上还可以装设滤波器或并联电抗器组，扩大无功补偿范围，提高系统电能质量； [0024] 图1为本发明磁控型可控并联电抗器主电路结构图。 具体实施方式[0025] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。 [0026] 实施例1： [0027] 如图1所示，本例的发明磁控型可控并联电抗器，包括磁控型可控并联电抗器本体、励磁系统和控制保护系统，所述主体为三相绕组结构，包括网侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述网侧绕组是本体与应用的电力系统直接相连的绕组，一般该绕组电压等级最高，也被称为高压绕组，控制绕组是本体与励磁系统直流侧直接相连的绕组，所述补偿绕组是第三绕组，三角形连接，主要为三次谐波电流提供通路，消除三次谐波磁通，补偿绕组连接滤波器或并联电容器组，一方面给系统提供感性的无功功率，扩大磁控型可控并联电抗器的容量调节范围，另一方面提供谐波电流的通路，减少磁控型可控并联电抗器工作中注入系统的谐波分量，减少可控并联电抗器对系统的谐波污染，提高系统的电能质量。控制保护系统也是重要的组成部分，根据电压或电流的检测结果进行分析计算，得到计算结果去调节励磁系统的控制部分，改变整流器的触发角度，调节可控并联电抗器的输出容量，从而稳定系统电压和无功补偿。 [0028] 所述励磁系统包括与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与所述站用电源相连的外励磁系统。 [0029] 所述自励磁系统为进一步提高可靠性，可设置两套自励磁整流单元在线冗余，采用一主一备，主自励磁整流单元出现问题，备用自励磁整流单元立即投入使用，二者没有断路器或者接触器切换，而是通过触发或封锁脉冲来实现快速切换。所述自励磁整流单元通过所述本体的补偿绕组获取交流电源；当所述自励磁系统发生故障时，还可以快速切换至热备用中的外励磁系统并切除所述自励磁系统，保证磁控型可控并联电抗器的正常运行，同时通过开关操作实现励磁系统的带电检修。 [0030] 所述自励磁系统包括与所述补偿绕组连接的自励磁整流变压器、与所述自励磁整流变压器相连的自励磁整流装置和与所述自励磁整流装置相连的励磁系统控制部分；所述自励磁整流装置与所述控制绕组相连。 [0031] 所述外励磁系统包括与站用电源相连的外励磁整流变压器、与所述外励磁整流变压器相连的外励磁整流装置、与所述外励磁整流装置相连的励磁系统控制部分；所述外励磁整流装置与所述控制绕组相连。 [0032] 所述外励磁系统的交流电源从外接站用电源获取，为所述控制绕组提供控制电流。所述外励磁系统在所述磁控型可控并联电抗器第一次投入或故障后投入时使用，对外接电源容量需求小；当所述磁控型可控并联电抗器稳定运行或容量达到要求时，就切换到所述自励磁系统。 [0033] 所述控制绕组通过连接所述外励磁系统的直流侧获取直流电源供电并通过调节直流电源电压和所述控制绕组中的直流电流来改变磁控型可控并联电抗器铁芯的磁饱和度，平滑改变电抗器输出的容量。 [0034] 所述磁控型可控并联电抗器在正常运行时采用自励磁方式，当线路故障或磁控型可控并联电抗器第一次投入时切换到外励磁方式，稳定性和可靠性高，技术发展趋势好，适合在变电站和开关站应用，在我国超/特高压输电系统具有良好的应用前景。 [0035] 在无功电压平滑控制和暂态过程抑制工频过电压等需要磁控型可控并联电抗器发挥作用的情形下，可控并联电抗器本体均带电，其补偿绕组也带电，自励磁系统通过控制整流器的触发角可以有效克服补偿绕组电压波动问题，实现输出容量的平滑控制以及工频过电压抑制。外励磁系统仅在磁控型可控并联电抗器接入系统前预励磁阶段投入，在磁控型可控并联电抗器达到容量输出要求时就切换到补偿绕组连接的自励磁系统，同时处于热备用状态，当自励磁系统发生故障时，控制系统将切换至外励磁系统，保证磁控型可控并联电抗器不受自励磁系统故障的赢下，保证运行的可靠性。 [0036] 所述外励磁系统完成预励磁任务，磁控型可控并联电抗器正常运行后，外励磁系统就切换到取自可控并联电抗器本体补偿绕组的两组自励磁系统，外励磁系统退出运行，自励磁系统开始承担给控制绕组提供励磁电流的任务，自励系统一主一备，在线冗余，通过触发或封锁脉冲来实现切换操作。采用自励磁方式的磁控型可控并联电抗器明显提升了磁控型可控并联电抗器励磁系统工作的稳定性和可靠性，技术发展趋势好，有很好的工程实用前景。 |
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