一種輸電連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輸電連接結(jié)構(gòu)，包括送端、升壓變壓器和降壓變壓器；所述送端包括直流電源和交流電源，所述升壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)中性點與直流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)通過輸電線路與降壓變壓器的高壓側(cè)連接，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電網(wǎng)并網(wǎng)；所述升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器。本發(fā)明通過將直流電源接入升壓變壓器的高壓側(cè)中性點，利用輸電線路進(jìn)行交流電能和直流電能的同步傳輸，提高了輸電線的輸送能力。
【專利說明】一種輸電連接結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種輸電連接結(jié)構(gòu)，屬于電力系統(tǒng)電能傳輸領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用電需求量迅速增加，輸電線路傳輸?shù)墓β室苍絹碓酱?。為了提高輸電線路的容量，減少輸電線路的損耗，提升資源的利用效率，國內(nèi)外研究人員提出了多種輸電方式，包括特高壓交流輸電、特高壓直流輸電、多相輸電技術(shù)、緊湊型輸電線路，同塔多回輸電技術(shù)等，各種輸電方式的優(yōu)缺點。主要情況如下:
[0003]特高壓交流輸電是指電壓等級為100kV的交流輸電，具有輸電能力強、輸電損耗低、節(jié)約輸電走廊占地面積的特點，在大容量、遠(yuǎn)距離輸送電能上具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。2006年，國家電網(wǎng)公司建成了晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程，目前已投入商業(yè)化運行，實現(xiàn)了華北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)的水火調(diào)劑、優(yōu)勢互補，具有錯峰、調(diào)峰和跨流域補償?shù)染C合社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]特高壓直流輸電適合大功率、遠(yuǎn)距離輸電。直流輸電系統(tǒng)通常中間無落點，即點對點直接將電力送往負(fù)荷中心，它可以減少或避免大量過網(wǎng)潮流，可按照送受兩端運行方式變化而改變潮流；在交直流并聯(lián)輸電的情況下，利用直流有功功率調(diào)制，可以有效抑制與其并列的交流線路的功率振蕩，包括區(qū)域性低頻振蕩，明顯提高交流系統(tǒng)的暫態(tài)、動態(tài)穩(wěn)定性倉泛。
[0005]多相輸電是指相數(shù)多于三相的新型輸電技術(shù)。多相輸電技術(shù)導(dǎo)線間距減小，線路緊湊，正序電抗較小，可與現(xiàn)有的系統(tǒng)協(xié)調(diào)、兼容運行。多相輸電功率可大幅提高，相同電壓下，系統(tǒng)的正序電抗下降，可促使穩(wěn)定極限功率上升；此外，多相輸電具有表面電場強度較小，架空線路走廊窄等優(yōu)點。
[0006]除上述以外，還有緊湊型輸電線路，同塔多回輸電技術(shù)等。已有的輸電方式各具優(yōu)缺點及應(yīng)用前景。如何提高單位長度輸電線路的輸送容量，提升輸電效率，是電力技術(shù)人員研究的一個重要方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種輸電連接結(jié)構(gòu)，可以顯著提高輸電線路的輸送容量。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種輸電連接結(jié)構(gòu)，包括送端、升壓變壓器和降壓變壓器；所述送端包括直流電源和交流電源，所述升壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)中性點與直流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)通過輸電線路與降壓變壓器的高壓側(cè)連接，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電網(wǎng)并網(wǎng)；所述升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器。
[0010]所述降壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)。
[0011]所述降壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)。
[0012]所述降壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，每個抽頭連接依次連接有一電容和一電感，三根抽頭共同連接一三相濾波器。
[0013]所述三相濾波器包括三個電容和三個電感，每個電感的一端連接一抽頭，另一端連接一電容，三個電容末端連接在一起。
[0014]所述升壓變壓器的低壓側(cè)還連接有負(fù)載。
[0015]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:1、本發(fā)明通過將直流電源接入升壓變壓器的高壓側(cè)中性點，利用輸電線路進(jìn)行交流電能和直流電能的同步傳輸，提高了輸電線的輸送能力；2、本發(fā)明的升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器，能有效抑制諧波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體拓?fù)溥B接圖。
[0017]圖2為變壓器磁化曲線。
[0018]圖3為本發(fā)明連接示意圖。
[0019]圖4為升壓變壓器的繞組連接圖。
[0020]圖5為升壓變壓器等效電流圖。
[0021]圖6為傳統(tǒng)輸電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電流。
[0022]圖7為傳統(tǒng)輸電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電流諧波分布。
[0023]圖8為本發(fā)明網(wǎng)側(cè)電流。
[0024]圖9為本發(fā)明的電流諧波分布。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]如圖1所示，一種輸電連接結(jié)構(gòu)，包括送端、升壓變壓器、輸電線路和降壓變壓器；送端包括直流電源和交流電源；升壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)，輸電線路采用常規(guī)輸電線路。
[0027]上述輸電連接結(jié)構(gòu)的具體連接如圖3所示，升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電源連接，升壓變壓器的高壓側(cè)中性點與直流電源連接，升壓變壓器的高壓側(cè)通過輸電線路與降壓變壓器的高壓側(cè)連接，升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電網(wǎng)并網(wǎng)，并連接有負(fù)載；升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器。
[0028]三相濾波器包括三個電容和三個電感，每個電感的一端連接一抽頭，另一端連接一電容，三個電容末端連接在一起。
[0029]三相濾波器能夠有效抑制諧波。當(dāng)直流電流流入升壓變壓器繞組時，升壓變壓器鐵芯將出現(xiàn)飽和，鐵芯工作在磁化曲線的飽和區(qū)，如附圖2中B點所示，系統(tǒng)將產(chǎn)生大量諧波，通過三相濾波器，為諧波電流提供短路通道。
[0030]三相濾波器抑制諧波，原理如下:
[0031]針對交流輸電，假設(shè)輸電線路每相的交流電壓分量為Vph，輸電線路傳輸?shù)慕涣鞴β士?。為
[0032]Pac = 3Vph2sin δ /X (I)
[0033]其中X為輸電線路的交流電抗，δ為輸電線路兩端的功角差。
[0034]針對直流輸電，假設(shè)輸電線路每相的直流電壓分量為Vd。，輸電線路傳輸?shù)闹绷鞴β蔖d。為
[0035]Pdc = 3VdcIdc (2)
[0036]其中Id。為輸電線路每相的直流電流分量。
[0037]因此，輸電線路傳輸?shù)目偣β蕿?br> [0038]Ptotal = Pac+Pdc = 3Vph2sin δ /X+3VdcIdc (3)
[0039]直流電流流入升壓變壓器繞組時，升壓變壓器鐵芯將出現(xiàn)飽和。升壓變壓器的等效電路模型如附圖5所示。針對圖5，由基爾霍夫定律可得:
1S =1LjtlF+ 1M
LZm=/F (Z3+Z4)
[0040]<
US 二八 WZ3+Z4)(4)
UL — I[7 (Z3 + Z4 ) — 1
[0041]其中，Us為電壓源，隊為負(fù)載電壓，Um是勵磁電壓，Is為輸電線路電流，込為負(fù)載側(cè)電流，1?為勵磁電流，If為三相濾波器中的電流，Z1、Z2、Z3、Z4分別為升壓變壓器一次繞組等效阻抗、二次繞組等效阻抗、三次繞組等效阻抗，三相濾波器等效阻抗。
[0042]對式⑷進(jìn)行變換可知:
7 _ Us | IL+Im
[0043]Z1 +Z3 + Z4 Z1 +1
Z3+Z45)
Jf _ UsIl^Im
[0044]+ Zlf ++ A _|_ I

7
1(6)
[0045]當(dāng)負(fù)載側(cè)電流Ip勵磁電流Im以及電源電壓Us —定時，Is主要與一次繞組等值阻抗Z1，三次繞組等效阻抗Z3以及三相濾波器的等效阻抗Z4有關(guān)。通過調(diào)整升壓變壓器繞組布置方式，使Z3 ^ 0，三相濾波器將對特定頻率的諧波產(chǎn)生調(diào)諧作用，當(dāng)三相濾波器的等值阻抗Z4?O時，此時Is與IM、L無關(guān)，Im與L中被分流到了三相濾波器所在支路上，從而屏蔽對輸電線路電流Is的影響。
[0046]對式⑷進(jìn)行變換可知: ΓTIC _ I \Λ
Il=----+ ^^—
[0047]Z2 -l.Z3+ Z4Z2 +1

7 +7
乙3 丁乙4(7)
[0048]當(dāng)Z3+Z4 ^ O時，升壓變壓器負(fù)載側(cè)電流込只與負(fù)載電壓隊和繞組阻抗有關(guān)，由于升壓變壓器磁飽和產(chǎn)生的諧波對其影響幾乎為零。
[0049]上述的降壓變壓器也為三繞組結(jié)構(gòu)，可采用常規(guī)的變壓器，但是在這里我們采用的結(jié)構(gòu)與升壓變壓器的結(jié)構(gòu)一致，降壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)，降壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，每個抽頭連接依次連接有一電容和一電感，三個電感的末端連接在一起。
[0050]綜上所述，上述輸電連接結(jié)構(gòu)通過將直流電源接入升壓變壓器的高壓側(cè)中性點，利用輸電線路進(jìn)行交流電能和直流電能的同步傳輸，提高了輸電線的輸送能力；上述輸電連接結(jié)構(gòu)的升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器，能有效抑制諧波。
[0051]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括送端、升壓變壓器和降壓變壓器； 所述送端包括直流電源和交流電源，所述升壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)中性點與直流電源連接，所述升壓變壓器的高壓側(cè)通過輸電線路與降壓變壓器的高壓側(cè)連接，所述升壓變壓器的低壓側(cè)與交流電網(wǎng)并網(wǎng)； 所述升壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述降壓變壓器為三繞組結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述降壓變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)均為星形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述降壓變壓器高壓側(cè)的三根繞組上均設(shè)置有一抽頭，三根抽頭共同連接一三相濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述三相濾波器包括三個電容和三個電感，每個電感的一端連接一抽頭，另一端連接一電容，三個電容末端連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述升壓變壓器的低壓側(cè)還連接有負(fù)載。
【文檔編號】H02J3/00GK104242307SQ201410476773
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】馬勇, 孫秋芹, 劉洋, 陶風(fēng)波, 周志成 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院