[发明专利]超导可控串联电容补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及超导可控串联补偿电容器，属于输电线路动态无功补偿技术领域。

背景技术

随着我国电力系统的高速发展，尤其是西电东送的实施，我国500kV输电系统中串补在近年有相当快的发展。大房线蔚县串补系统，阳淮线三堡串补系统，丰万顺串补系统以及天广交流的平果串补系统，都是该技术在我国电网的具体应用。上述系统的运行实践表明，串补系统的运用，对提高电力系统稳定性，扩大输送能力，起着重大的作用。

传统意义上的可控串补，是基于柔性交流输电技术，采用晶闸管控制的串联补偿器。可控串补可以在一定范围内灵活地改变串补装置的电抗，除可增加现有线路的输送能力外，还具有改善电压调节与无功平衡，提高暂态稳定水平，合理分配负荷潮流，抑制系统低频功率振荡，抑制固定串补引发的火电机组的次同步谐振(SSR)等作用。然而，基于晶闸管的可控串补存在以下问题：

1、由于晶闸管的需要不断切换，将给电网系统注入大量谐波，这使电网系统需加装专门的滤波装置。

2、晶闸管本身压降比较大，运行中损耗相对比较严重。

3、目前制造工艺，对于高压晶闸管造价比较昂贵。

4、晶闸管的运行需要复杂的控制和保护系统。

发明内容

本发明的目的是将超导可控电抗器技术应用在串联补偿电容器中，既能具有更优的性能，又弥补了传统基于晶闸管可控串补的不足。

本发明为解决上述问题所采用的解决方案为：超导可控串联电容补偿器，包括硬件部分和控制原理部分，硬件部分采用超导可控电抗器作为串联补偿电容器可控旁路电感装置，取代传统可控串联补偿器中含晶闸管的可控电感部分，由电容器、超导可控电抗器、阻尼回路、过电压保护和断路器组成；连接方式为，电容器、超导可控电抗器、过电压保护和断路器采用并联连接；阻尼回路连接在过电压保护与断路器之间的线路上。

本发明超导可控电抗器可采用变压器型，也可以是饱和铁芯电抗器、磁通锁型、三相电抗器型、混合型、磁屏蔽感应型以及桥路型等结构形式；它由高温超导绕组、杜瓦、交流绕组、铁芯、探测绕组组成，交流绕组线圈与串联补偿电容器的电容并联。控制原理部分，通过改变直流偏置电流大小，改变铁芯饱和深度，从而实现交流线圈电抗值的平滑调节。

本发明采用超导可控电抗器作为串联补偿电容器可控旁路电感装置，取代了传统可控串联补偿器中含晶闸管的可控电感部分，不仅能够具备传统串联补偿电容器的优点，具有更快的响应速度，并且避免了晶闸管所带来的不足。超导可控串联补偿电容器将有很大开发前景和应用价值。

本发明控制原理部分，通过改变超导绕组电流大小，改变铁芯饱和深度，从而实现交流线圈电抗值的平滑调节。超导可控串联电容补偿器可以大范围、平滑调节等效电容值，并集自检测、自动控制于一体，具有响应速度快、损耗小、谐波污染小等其他装置无可比拟的优势。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为变压器型超导可控串联电容器结构示意图。

具体实施方式

本发明包括硬件部分和控制原理部分，硬件部分采用超导可控电抗器作为串联补偿电容器可控旁路电感装置，取代传统可控串联补偿器中含晶闸管的可控电感部分，由电容器C、超导可控电抗器L、阻尼回路H、过电压保护MOV和断路器B组成，连接方式为，电容器C、超导可控电抗器L、过电压保护MOV和断路器B采用并联连接；阻尼回路H连接在过电压保护MOV与断路器B之间的线路上。

本发明超导可控电抗器采用变压器型，也可以是饱和铁芯电抗器、磁通锁型、变压器型、三相电抗器型、混合型、磁屏蔽感应型以及桥路型等结构形式；它由高温超导绕组、杜瓦、交流绕组、铁芯、探测绕组等组成，交流绕组线圈与串联补偿电容器的电容并联；控制原理部分，通过改变直流偏置电流大小，改变铁芯饱和深度，从而实现交流线圈电抗值的平滑调节。

本发明采用超导可控电抗器作为串联补偿电容器可控旁路电感装置，取代传统可控串联补偿器中含晶闸管的可控电感部分，如图1所示其含有电容器、C过电压保护MOV、阻尼回路H和断路器B。超导可控电抗器可以是饱和铁芯电抗器、磁通锁型、变压器型、三相电抗器型、混合型、磁屏蔽感应型以及桥路型等结构形式。

本发明超导电抗器采用变压器型，如图2所示，它由高温超导绕组、杜瓦、交流绕组、铁芯、探测绕组等组成，交流绕组线圈出线与串联补偿电容器的电容并联即将图2所示可控电抗器交流绕组端点1、端点2串并联接入图1的端点1、端点2。

本发明控制原理部分，如图2所示，通过超导绕组中电流大小，改变铁芯饱和深度，从而实现交流线圈电抗值的平滑调节。超导可控串联电容补偿器可以大范围、平滑调节等效电容值，并通过检测绕组来实现电压监测。