[实用新型]应用于特高压换流站中的超高压调相机系统

说明书

本实用新型公开了一种应用于特高压换流站中的超高压调相机系统，涉及交流电机及其系统技术领域。本实用新型包括超高压调相机、自并励静止励磁系统和变频启动系统；超高压调相机的定子绕组采用交联聚乙烯电缆制成，形成对称Y接法的三相定子绕组，每相绕组均按相等并对称位置抽出2M个抽头，形成M条支路，其中最靠近中性点的支路的非中性点抽头作为励磁端口，其余抽头作为定子绕组与电力系统连接的功率端口，定子绕组的功率端口直接经高压断路器与特高压换流站母线连接。本实用新型调相机直接与换流站母线连接，不再需要升压变压器，能够显著减小调相机系统在特高压换流站的占地面积，降低调相机系统成本，提高调相机系统的整体可靠性。

技术领域

本实用新型涉及交流电机及其系统技术领域，更具体地说涉及一种应用于特高压换流站中的超高压调相机系统。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，负荷中心与电源基地特别是清洁能源生产基地在地理分布上的不均衡问题愈发显著。为提高清洁能源消纳能力，促进电力工业可持续发展，我国建设了多条特高压远距离直流输电工程，用于将西部与北部的清洁电力输送到华东、华南的负荷中心。

特高压直流输电工程通过直流换流站与交流电网连接，利用换流器实现电能的交直流转换。然而，对于受端换流站，因多回直流换向失败等故障造成的低电压问题较为突出；对于送端换流站，则存在直流闭锁造成交流系统过电压的风险。因此，客观上要求大规模直流输送线路必须匹配大规模交流动态无功补偿装置。由于换流站对动态无功补偿装置的瞬时响应特性与动态无功容量的需求，常用的电力电子式无功补偿装置如SVC、STATCOM等无法适应其要求。

基于经济性与可行性考虑，中国国家电网公司提出采用大型调相机作为特高压直流换流站无功补偿设备，能够满足特高压换流站对动态无功补偿能力的需求，同时能够提供稳态无功支撑。大型调相机系统安装在换流站内，主要包括大型调相机、升压变压器、变频启动系统与自并励静态励磁系统等设备，升压变压器高压侧直接与换流站交流母线连接。其中，大型调相机采用与汽轮发电机类似的隐级式实心转子电机结构，容量选择为300Mvar，额定电压20kV。在现有技术水平下，其定子机端电压很难超过15-30kV，而换流站高压交流母线的电压等级高达500-1000kV，因此必须通过升压变压器实现大型调相机与换流站交流母线的连接。

升压变压器的漏电感增大了调相机系统的瞬态电感与超瞬态电感，削弱了调相机系统动态无功输出能力。升压需求导致电机定子电流远大于实际流入电网电流，提高了电机的散热要求。升压变压器及其配属设备增大了整套大型调相机系统的占地空间需求，提高了成本并影响了整体经济效益。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种应用于特高压换流站中的超高压调相机系统，本实用新型的发明目的在于解决现有技术中升压变压器所带来的技术问题，本实用新型的调相机系统中，调相机直接与换流站母线连接，不再需要升压变压器，能够显著减小调相机系统在特高压换流站的占地面积，降低调相机系统成本，提高调相机系统的整体可靠性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

一种应用于特高压换流站中的超高压调相机系统，包括超高压调相机、自并励静止励磁系统和变频启动系统；所述超高压调相机包括定子和转子，所述定子有定子铁芯和定子绕组构成，所述转子包括转子铁芯和励磁绕组，其特征在于：所述定子绕组采用交联聚乙烯电缆制成，形成对称Y接法的三相定子绕组，所述定子绕组中，每相绕组均按相等并对称位置抽出2M个抽头，形成M条支路，其中最靠近中性点的支路的非中性点抽头作为励磁端口，其余抽头形成定子绕组接线方式，构成定子绕组的出线端，即作为定子绕组与电力系统连接的功率端口；所述自并励静止励磁系统包括励磁变压器、可控晶闸管整流器和励磁控制器，所述励磁变压器一侧与所述定子绕组引出的励磁端口连接，一侧与所述可控晶闸管整流器输入端连接，所述可控晶闸管整流器输出端与励磁绕组相连接，所述励磁控制器用于控制可控晶闸管整流器的开通与关断；所述定子绕组的功率端口直接经高压断路器与特高压换流站母线连接。