一種6脈動tct式可控并聯(lián)電抗器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種6脈動TCT式可控并聯(lián)電抗器，所述電抗器的一次側(cè)繞組星形聯(lián)結(jié)，并聯(lián)在電力系統(tǒng)中；二次側(cè)繞組的控制繞組星形聯(lián)結(jié)，每相繞組的出線側(cè)連接反并聯(lián)的晶閘管閥組構(gòu)成回路，通過控制晶閘管的觸發(fā)角就能提供連續(xù)變化的無功功率，晶閘管閥組并聯(lián)旁路斷路器，用于故障或系統(tǒng)運行穩(wěn)定情況下閉合，承擔負荷電流；二次側(cè)繞組的補償繞組三角形聯(lián)結(jié)，連接濾波單元，減少流入系統(tǒng)的諧波電流，提高電能質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種6脈動TCT式可控并聯(lián)電抗器，能夠作為動態(tài)無功補償裝置安裝在超/特高壓交流長線路中間的開關(guān)站、風電集中送出系統(tǒng)和直流輸電系統(tǒng)的變電站，起到無功電壓控制的作用。
【專利說明】—種6脈動了0了式可控并聯(lián)電抗器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可控并聯(lián)電抗器，具體涉及一種6脈動1(^1式可控并聯(lián)電抗器。

【背景技術(shù)】
[0002]可控并聯(lián)電抗器是解決超/特高壓輸電系統(tǒng)中無功電壓控制和限制過電壓對并聯(lián)電抗器不同需求之間矛盾的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。根據(jù)技術(shù)路線不同，可控并聯(lián)電抗器可分為變壓器型可控并聯(lián)電抗器和磁控型可控并聯(lián)電抗器兩大類。變壓器型可控并聯(lián)電抗器按照低壓側(cè)晶閘管閥調(diào)節(jié)方式不同，包括分級調(diào)節(jié)式可控并聯(lián)電抗器和晶閘管控制變壓器
00111:1-0116(1 了1^118？0；01161'，簡稱！'(71)式可控并聯(lián)電抗器。
[0003]目前分級調(diào)節(jié)式和磁控型可控并聯(lián)電抗器均已有超高壓電網(wǎng)的工程應(yīng)用，分級調(diào)節(jié)式可控并聯(lián)電抗器原理簡單，響應(yīng)速度快，但應(yīng)用于超/特高壓輸電系統(tǒng)，考慮到成本等因素，其分級容量不宜設(shè)置過多，因此更適合應(yīng)用于潮流變化劇烈但具有季節(jié)性或日負荷特性特點的超/特高壓輸電系統(tǒng)；磁控型可控并聯(lián)電抗器可實現(xiàn)輸出容量連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)，但響應(yīng)速度相對較慢式可控并聯(lián)電抗器兼具分級調(diào)節(jié)式響應(yīng)速度快和磁控型容量平滑調(diào)節(jié)的優(yōu)點，既可作為線路并聯(lián)電抗器解決無功補償和過電壓抑制間的矛盾，又可作為母線并聯(lián)電抗器控制系統(tǒng)無功電壓，在風電大規(guī)模集中接入的超/特高壓交流輸電系統(tǒng)中應(yīng)用獨具優(yōu)勢，在潮流變化劇烈但具有季節(jié)性特點的水電集中外送交流輸電系統(tǒng)也有應(yīng)用前景。因此需要提供一種適合安裝在超/特高壓交流長線路中間的開關(guān)站，作為動態(tài)無功補償裝置代替起到無功電壓控制作用的式可控并聯(lián)電抗器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種6脈動101式可控并聯(lián)電抗器，所述電抗器的一次側(cè)繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，并聯(lián)在電力系統(tǒng)中；所述二次側(cè)繞組包括控制繞組和補償繞組；所述控制繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，每相繞組的出線側(cè)連接晶閘管閥組；所述補償繞組為三角形聯(lián)結(jié)的三相繞組，每相繞組的出線側(cè)連接濾波單元；
[0005]通過調(diào)節(jié)晶閘管閥組觸發(fā)延遲角的大小，改變所述電抗器的輸出容量；所述接濾波單元，用于濾除控制繞組連接的晶閘管閥組工作中產(chǎn)生的諧波電流。
[0006]優(yōu)選的，所述晶閘管閥組包括反向并聯(lián)的兩個晶閘管；所述晶閘管的觸發(fā)延遲角可控范圍為90。彡0彡180。；
[0007]所述晶閘管閥組的控制方式包括三相控制和分相控制；
[0008]所述三相控制為同時調(diào)整三相繞組中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角的大小，以改變所述電抗器的輸出容量；所述分相控制為單獨調(diào)整三相繞組的任一相中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角，以改變所述電抗器的輸出容量；
[0009]優(yōu)選的，所述晶閘管閥組的兩端并聯(lián)一個旁路斷路器；當所述晶閘管閥組發(fā)生故障時觸發(fā)所述旁路斷路器閉合，將晶閘管閥組中的電流轉(zhuǎn)移到旁路斷路器上，防止損壞晶閘管閥組；
[0010]當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的暫態(tài)過程中觸發(fā)旁路斷路器閉合，防止故障相電壓跌落導(dǎo)致晶閘管閥組無法正常觸發(fā)，并將所述電抗器的輸出容量調(diào)節(jié)到最大值，抑制潛供電流和過電壓；
[0011]優(yōu)選的，所述電抗器并聯(lián)在穩(wěn)定運行的電力系統(tǒng)中時，閉合所述旁路斷路器，晶閘管閥組不通過工作電流從而降低電抗器的運行損耗；
[0012]優(yōu)選的，所述濾波單元包括并聯(lián)電容器組、無源濾波器和有源濾波器；
[0013]所述并聯(lián)電容器組和無源濾波器，濾除所述控制繞組輸出的諧波電流，向所述電抗器提供無功補償，以減少所述電抗器輸出的諧波分量，擴大所述電抗器的輸出容量范圍；
[0014]所述有源濾波器，濾除所述控制繞組輸出的諧波電流，以減少所述電抗器輸出的諧波分量；
[0015]優(yōu)選的，所述一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組中每相繞組的首端連接避雷器后接地，用于在過電壓情況下保護繞組和晶閘管閥組；
[0016]優(yōu)選的，所述一次側(cè)繞組的三相中性點直接接地或者連接電抗器后接地；所述控制繞組的三相中性點直接接地。
[0017]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0018]1、本發(fā)明技術(shù)方案中，式可控并聯(lián)電抗器晶閘管閥工作過程會有諧波電流產(chǎn)生，在兩繞組本體基礎(chǔ)上，增加了第三個繞組-補償繞組，連接并聯(lián)電容器組或濾波器，能夠減少電抗器輸出的諧波分量，提高容量調(diào)節(jié)范圍；
[0019]2、本發(fā)明技術(shù)方案中，控制繞組的每相繞組連接晶閘管閥組，可以三相控制也可以分相控制，三相繞組互不干擾，控制方式獨立靈活；
[0020]3、本發(fā)明技術(shù)方案中，晶閘管閥組的兩端并聯(lián)有旁路斷路器，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障、晶閘管需要檢修或出現(xiàn)過電壓時閉合旁路斷路器；對于有規(guī)律的風電集中送出系統(tǒng)或直流輸電系統(tǒng)，可以在輸送負荷穩(wěn)定時，閉合旁路斷路器，斷路器承擔長期電流，減少晶閘管閥和冷卻系統(tǒng)的損耗；
[0021]4、本發(fā)明提供的一種6脈動1(^1式可控并聯(lián)電抗器，兼具分級調(diào)節(jié)式可控并聯(lián)電抗器響應(yīng)速度快和磁飽和式可控并聯(lián)電抗器容量平滑調(diào)節(jié)的優(yōu)點，在風電大規(guī)模集中接入的超/特高壓交流輸電系統(tǒng)中應(yīng)用獨具優(yōu)勢，在潮流變化劇烈但具有季節(jié)性特點的水電集中外送交流輸電系統(tǒng)也有應(yīng)用前景；本發(fā)明提供的式可控并聯(lián)電抗器的調(diào)節(jié)特性與8^0相似，特別適合安裝在超/特高壓交流長線路中間的開關(guān)站，作為動態(tài)無功補償裝置代替37(:起到無功電壓控制的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0023]圖1:6脈動101式可控并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2:本發(fā)明實施例中6脈動1(:1式可控并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0026]式可控并聯(lián)電抗器并聯(lián)于電力系統(tǒng)，通過控制晶閘管的觸發(fā)角度實現(xiàn)電抗器的在線調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)輸出容量連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)，且采用了電力電子器件，響應(yīng)速度快，既可作為母線并聯(lián)電抗器，也可作為線路并聯(lián)電抗器，實現(xiàn)超/特高壓輸電系統(tǒng)無功電壓控制，解決無功補償和過電壓抑制之間的矛盾。
[0027]由于如圖1所示的現(xiàn)有6脈動式可控并聯(lián)電抗器的工作過程中會產(chǎn)生5、7、……、6&±1次諧波，如果不采取措施對其加以限制，會給電力系統(tǒng)帶來危害，甚至無法投入運行。
[0028]如圖1中，一次側(cè)的三相繞組采用三角形聯(lián)結(jié)，二次側(cè)繞組為三相四線星形結(jié)構(gòu)。晶閘管觸發(fā)延遲角的可控范圍為90。( 0 ^ 180°。二次側(cè)三相繞組中性點連接在一起，每相獨立，三相電流之間互差120。。
[0029]二次側(cè)繞組中電流波形半波對稱，電流中不含偶次諧波和直流分量，3、5、7等次諧波電流都被傳遞到一次側(cè)。一次側(cè)繞組三角形連接，3次及3的整數(shù)次諧波在繞組內(nèi)部形成環(huán)流，因此，流入系統(tǒng)的5、7次諧波電流比較大，總諧波畸變率達到6%以上。對于三相四線星形結(jié)構(gòu)連接的I式可控并聯(lián)電抗器來說，治理諧波的方法主要是在一次側(cè)并聯(lián)濾波器。但是濾波器與系統(tǒng)等值阻抗相并聯(lián)，其參數(shù)易受外界因素的影響而發(fā)生變化，可能會導(dǎo)致濾波器偏離諧振狀態(tài)，濾波效果變差并容易出現(xiàn)諧振過電壓、電網(wǎng)諧波放大等不良影響。
[0030]因此，101式可控并聯(lián)電抗器可應(yīng)用的前提是其所注入系統(tǒng)的諧波必須小于國家諧波標準。本發(fā)明提供的一種6脈動1(^1式可控并聯(lián)電抗器，有效限制了式可控并聯(lián)電抗器工作注入系統(tǒng)的諧波含量，減少對系統(tǒng)的諧波污染、損耗和噪聲。
[0031]一、如圖2所示，本實施例中6脈動式可控并聯(lián)電抗器包括一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組；一次側(cè)繞組并聯(lián)在電力系統(tǒng)中，二次側(cè)繞組調(diào)整電抗器的輸出容量。
[0032]1、一次側(cè)繞組:
[0033]一次側(cè)繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，包括八相繞組、8相繞組和相繞組；三相中性點直接接地或者連接電抗值較小的電抗器后接地。
[0034]同時，每相繞組的首端連接避雷器后接地，用于在過電壓情況下保護繞組。
[0035]2、二次側(cè)繞組:
[0036]包括控制繞組和補償繞組；控制繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，每相繞組的出線側(cè)連接晶閘管閥組；補償繞組為三角形聯(lián)結(jié)的三相繞組。
[0037](1)控制繞組
[0038]控制繞組與反并聯(lián)的晶閘管閥組構(gòu)成回路，通過控制晶閘管的觸發(fā)角的大小就能提供連續(xù)變化的無功功率，以改變電抗器的輸出容量；控制繞組的三相中性點直接接地；
[0039]同時，每相繞組的首端連接避雷器后接地，用于在過電壓故障時情況下保護繞組和晶閘管閥組。
[0040]①:晶閘管閥組
[0041]晶閘管閥組包括反向并聯(lián)的兩個晶閘管；晶閘管的觸發(fā)延遲角可控范圍為90° ^ 0 ^ 180。；
[0042]晶閘管閥組的控制方式包括三相控制和分相控制；
[0043]三相控制:指的是同時調(diào)整三相繞組中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角的大小，以改變電抗器的輸出容量；
[0044]分相控制:指的是單獨調(diào)整三相繞組的任一相中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角，以改變電抗器的輸出容量。
[0045]本實施例中晶閘管采用水冷卻的方式散熱。
[0046]②:旁路斷路器
[0047]晶閘管閥組的兩端并聯(lián)一個旁路斷路器；
[0048]八、當晶閘管閥組發(fā)生故障時觸發(fā)旁路斷路器閉合，將晶閘管閥組中的電流轉(zhuǎn)移到旁路斷路器上，防止損壞晶閘管閥組，同時可以防止故障擴大；
[0049]8、當式可控并聯(lián)電抗器作為線路可控并聯(lián)電抗器使用時，電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的暫態(tài)過程中，觸發(fā)旁路斷路器閉合，防止故障相電壓跌落導(dǎo)致晶閘管閥組無法正常觸發(fā)，將電抗器的輸出容量調(diào)節(jié)到最大值，抑制潛供電流和過電壓；
[0050]匕電抗器投入在穩(wěn)定運行的電力系統(tǒng)中，當不需要容量調(diào)節(jié)時，可以閉合旁路斷路器，晶閘管閥組不工作從而降低電抗器的運行損耗。
[0051](2)補償繞組
[0052]補償繞組的出線側(cè)連接濾波單元，用于濾除控制繞組連接的晶閘管閥工作時產(chǎn)生的諧波電流。
[0053]接濾波單元包括并聯(lián)電容器組、無源濾波器和有源濾波器；技術(shù)人員依據(jù)實際工況選用并聯(lián)電容器組、無源濾波器和有源濾波器中的任意一種。
[0054]并聯(lián)電容器組或無源濾波器用于濾除控制繞組輸出的諧波電流，以減少電抗器輸出的諧波分量，同時也可向電抗器提供無功補償，從而擴大電抗器的輸出容量范圍；
[0055]有源濾波器，僅濾除控制繞組輸出的諧波電流，以減少電抗器輸出的諧波分量。
[0056]3、本發(fā)明提供的6脈動式可控并聯(lián)電抗器在其穩(wěn)態(tài)控制過程中，通過改變晶閘管閥組的觸發(fā)角，實現(xiàn)電抗器輸出容量的平滑調(diào)節(jié)，三繞組結(jié)構(gòu)的式可控并聯(lián)電抗器與雙繞組結(jié)構(gòu)的相似，在沒有濾波器投入運行時，會產(chǎn)生5、7、……、6&±1次諧波電流，電流總諧波畸變率達到6%以上，但是基于各繞組安匝平衡原理，通過連接在補償繞組出線的濾波支路，有效降低了注入一次側(cè)繞組中電流的諧波含量，減少了諧波電流在一次繞組的損耗和發(fā)熱。
[0057]二、本發(fā)明提供的6脈動1(^1式可控并聯(lián)電抗器的工作過程為:
[0058]6脈動式可控并聯(lián)電抗器通過改變晶閘管閥的觸發(fā)角，實現(xiàn)輸出容量的平滑調(diào)節(jié)?；诒倔w各繞組安匝平衡原理，通過連接在補償繞組出線的濾波支路，有效降低了注入網(wǎng)側(cè)繞組中電流的諧波含量；當晶閘管閥組出現(xiàn)故障時，保護流程動作，合旁路斷路器，旁路閥組。
[0059]在系統(tǒng)發(fā)生故障時，調(diào)節(jié)晶閘管閥觸發(fā)角，同時觸發(fā)旁路斷路器的閉合，使6脈動101式可控并聯(lián)電抗器容量迅速調(diào)節(jié)至最大，抑制潛供電流和過電壓，提高重合閘成功率。系統(tǒng)暫態(tài)過程結(jié)束后，6脈動式可控并聯(lián)電抗器回復(fù)到穩(wěn)態(tài)控制過程。
[0060]由于具有快速平滑調(diào)節(jié)無功功率的特點，該6脈動101式可控并聯(lián)電抗器可作為可控并聯(lián)電抗器或37(:應(yīng)用:
[0061](1)作為可控并聯(lián)電抗器時，適用于超/特高壓輸電長線路的中間開關(guān)站，特別是新能源大規(guī)模集中接入；
[0062](2)作為應(yīng)用時，在超/特高壓輸電長線路中間開關(guān)站以及直流輸電送端、受端交流變電站，提升交流輸電系統(tǒng)的輸送能力，改善直流輸電送、受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，縮短直流輸電換相失敗的恢復(fù)時間。在超/特高壓輸電長線路中間開關(guān)站等安裝1(?型需要額外裝設(shè)變壓器的場合可用該6脈動式可控并聯(lián)電抗器替代1(?型
[0063](3)將6脈動1(71式可控并聯(lián)電抗器應(yīng)用在風電集中送出系統(tǒng)或直流系統(tǒng)時:
[0064]根據(jù)目前西北風電集中送出系統(tǒng)的統(tǒng)計，風電系統(tǒng)每年約投入1600?1700小時，該段時間內(nèi)系統(tǒng)電壓會隨風電送出容量而波動，可調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角度調(diào)節(jié)6脈動扣丁式可控并聯(lián)電抗器的輸出容量，從而穩(wěn)定系統(tǒng)電壓；其余時間發(fā)電機運行穩(wěn)定，輸電線路輸送容量變化不大，6脈動1(^1式可控并聯(lián)電抗器可閉合晶閘管閥的旁路斷路器，作為固定并聯(lián)電抗器使用。
[0065]在直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，6脈動式可控并聯(lián)電抗器也可以作為固定并聯(lián)電抗器使用。作為固定并聯(lián)電抗器使用時，不需要調(diào)節(jié)容量，因此晶閘管閥不工作，晶閘管閥中不通過電流，有效降低了 6脈動式可控并聯(lián)電抗器運行中的損耗。
[0066]基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種6脈動TCT式可控并聯(lián)電抗器，其特征在于，所述電抗器的一次側(cè)繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，并聯(lián)在電力系統(tǒng)中；所述二次側(cè)繞組包括控制繞組和補償繞組；所述控制繞組為星形聯(lián)結(jié)的三相繞組，每相繞組的出線側(cè)連接晶閘管閥組；所述補償繞組為三角形聯(lián)結(jié)的三相繞組，每相繞組的出線側(cè)連接濾波單元； 通過調(diào)節(jié)晶閘管閥組觸發(fā)延遲角的大小，改變所述電抗器的輸出容量；所述接濾波單元，用于濾除控制繞組連接的晶閘管閥組工作中產(chǎn)生的諧波電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于，所述晶閘管閥組包括反向并聯(lián)的兩個晶閘管；所述晶閘管的觸發(fā)延遲角可控范圍為90° ( α <180° ； 所述晶閘管閥組的控制方式包括三相控制和分相控制； 所述三相控制為同時調(diào)整三相繞組中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角的大小，以改變所述電抗器的輸出容量；所述分相控制為單獨調(diào)整三相繞組的任一相中晶閘管閥組的觸發(fā)延遲角，以改變所述電抗器的輸出容量。
3.如權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于，所述晶閘管閥組的兩端并聯(lián)一個旁路斷路器；當所述晶閘管閥組發(fā)生故障時觸發(fā)所述旁路斷路器閉合，將晶閘管閥組中的電流轉(zhuǎn)移到旁路斷路器上，防止損壞晶閘管閥組； 當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的暫態(tài)過程中觸發(fā)旁路斷路器閉合，防止故障相電壓跌落導(dǎo)致晶閘管閥組無法正常觸發(fā)，并將所述電抗器的輸出容量調(diào)節(jié)到最大值，抑制潛供電流和過電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的電抗器，其特征在于，所述電抗器并聯(lián)在穩(wěn)定運行的電力系統(tǒng)中時，閉合所述旁路斷路器，晶閘管閥組不通過工作電流從而降低電抗器的運行損耗。
5.如權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于，所述濾波單元包括并聯(lián)電容器組、無源濾波器和有源濾波器； 所述并聯(lián)電容器組和無源濾波器，濾除所述控制繞組輸出的諧波電流，向所述電抗器提供無功補償，以減少所述電抗器輸出的諧波分量，擴大所述電抗器的輸出容量范圍； 所述有源濾波器，濾除所述控制繞組輸出的諧波電流，以減少所述電抗器輸出的諧波分量。
6.如權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于，所述一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組中每相繞組的首端連接避雷器后接地，用于在過電壓情況下保護繞組和晶閘管閥組。
7.如權(quán)利要求1所述的電抗器，其特征在于，所述一次側(cè)繞組的三相中性點直接接地或者連接電抗器后接地；所述控制繞組的三相中性點直接接地。
【文檔編號】H01F27/28GK104319790SQ201410647863
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】賈跟卯, 劉洋, 段全新, 崔大偉, 郭靖華, 蓋振宇, 陳紹君, 魏春霞, 劉紅恩, 李蘭芳, 張松, 高麗超, 康辰中, 王子云 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院