[发明专利]多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统无功补偿领域，尤其涉及多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置。

背景技术

我国能源与负荷中心分布极不平衡，使得采用大容量、长距离输电线路输电成为客观需要。为了提高输送能力，降低输电损耗，宜采用超高压/特高压线路输电。然而，超高压/特高压交流输电线路巨大的容性充电功率、剧烈的潮流变化以及有限的绝缘裕度给系统的无功调节、过电压抑制提出了较高的要求，限制过电压和无功调节之间的矛盾非常突出，采用常规无功补偿装置难以解决。可控并联电抗器通过灵活调节无功输出可解决限制过电压和无功调节之间的矛盾，并可提高线路的输送能力和系统稳定性，有效降低输电损耗，是超高压/特高压输电系统安全稳定运行的关键技术支撑手段之一。

可控并联电抗器主要包括磁控式可控并联电抗器(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)型可控并联电抗器三种结构形式。其中，分级式可控并联电抗器具有控制方式简单、调节响应速度快、谐波含量小、运行安全稳定等诸多优点。

我国新建的特高压输电系统具有电压等级高、容量调节频繁、充电无功大等特点，目前还没有分级式可控并联电抗器装置投入使用。国内外也没有本发明提出的多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置投入超高压/特高压电网应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种新型的多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置，以满足我国新建的特高压输电系统容量调节频繁、充电无功大的要求，有效解决限制过电压和无功补偿之间的矛盾，并配合中性点电抗器限制潜供电流。所提供的装置中应用复合开关，避免了忻州500kV分级式可控并联电抗器装置分级调节过程中瞬间容量跌落的问题，并使得断路器不需开断感性电流，延长了断路器的使用年限，调节方式简单，响应速度快。

本发明的电抗器装置的技术方案是可控并联电抗器本体采用变压器结构，根据需求可设计为高短路阻抗形式或普通变压器外接电抗器形式。高压侧每柱绕组并联后经套管引出接入超高压或特高压电网，低压侧每柱绕组分别经套管引出，各自独立进行控制；根据实际无功补偿的需求，每柱绕组的容量可设计为相同或不同；低压侧每柱绕组分别配置断路器、晶闸管阀、辅助电抗器、取能电抗器；采用断路器、晶闸管阀和取能电抗器组成复合开关，通过控制复合开关实现低压侧外接电抗器阻抗与本体短路阻抗相配合，达到无功容量输出和分级调节的目的，满足系统无功补偿的需求：可控并联电抗器在某一容量级稳态工作时，断路器闭合承担长期运行电流，晶闸管阀无需长时间工作；在稳态容量切换时，由于取能电抗器的分压为晶闸管阀提供取能和开通电压，因此可采用晶闸管阀电流过零投切的方式开通和关断电流，断路器不需开合电流。在系统发生暂态故障时，控制复合开关使输出容量迅速达到最大输出容量，有效抑制各种操作过电压。

本发明技术方案的优点是：

①多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器，调节方式简单，响应速度快，检修方便，可有效解决限制过电压和无功补偿之间的矛盾，并配合中性点电抗器限制潜供电流；

②本体主铁心采用多柱结构，高压侧每柱绕组并联后接入超高压或特高压电网，低压侧每柱绕组分别经套管引出，各自独立进行控制。每柱绕组的容量可根据无功补偿的需求设计为相同或不同。这种本体结构形式可充分利用目前特高压变压器常用的结构形式，制造方便，技术成熟，解决了特高压可控并联电抗器单柱容量受限的瓶颈问题；

③通过控制复合开关与本体短路阻抗相配合实现多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器无功功率的分级输出，在容量切换过程中采用晶闸管阀电流过零投切的方式开通和关断电流，断路器不需开断电流，延长了断路器使用年限，对系统不会造成冲击；

④由断路器承担长期运行电流，晶闸管阀短时工作，可采用空气自然冷却的方式，有效降低了成本，减小了维护工作量。

技术的新颖性：

新建的特高压输电系统具有电压等级高、充电无功大、容量调节频繁等特点，目前还没有可控并联电抗器装置投入使用。本发明提供的多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置适用于特高压输电系统。此外，目前在超高压输电系统中也没有本发明提供的多柱本体独立控制复合开关型分级式可控并联电抗器装置投入应用。

技术的创造性：