[發明專利]一種超特高壓柔性并聯電抗器

有效

• 申請號: 201110049481.1
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102130458A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 鄭偉杰
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02P13/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力電子領域，具體涉及一種超特高壓柔性并聯電抗器，可應用于并聯電抗器的設計制造和建模控制。

背景技術

中國將在甘肅、江蘇、內蒙、河北等地建設7個千萬千瓦級的風電基地，打造“風電三峽工程”；大規模太陽能光伏發電基地將在西北地區建設，新能源基地的電能將通過超高壓線路長距離輸送。但是，風電、太陽能發電具有隨機性和間歇性的特征，甘肅酒泉風電基地已運行的50多萬KW風電，每分鐘基地出力變化率在1.5％之內的概率在99％左右，南方城市的實測數據顯示：太陽能每分鐘功率變化達到70％的額定功率。電源的不確定性，對系統的電力平衡、無功和電壓控制都帶來了巨大的挑戰。新能源的這些特點，客觀上要求電網通過技術創新，來適應各類能源接入和送出的傳輸需要。

采用超/特高壓長距離輸電，可提高線路的輸電能力，但由于交流輸電線路巨大的容性充電功率，不同地區水、火電比重不同而導致的系統潮流變化加劇，以及有限的絕緣裕度，給電網系統的無功調節、過電壓抑制提出了較高的要求，使線路的電壓調整和控制難度加大。超特高壓可控并聯電抗器(controlled?shunt?reactor，CSR)，具有控制靈活、響應時間快等特點，不僅可以平滑的調節系統的無功功率、動態補償線路充電功率、簡化系統無功電壓控制，實現真正的柔性輸電，還可以抑制工頻和操作過電壓，降低線路損耗，抑制潛供電流，消除發電機自勵磁以及阻尼系統諧振等多方面功能，從而大大提高系統的穩定性和安全性，滿足超特高壓電網穩定、安全和經濟運行的需要。因此，可控電抗器是超/特高壓電網中至關重要的無功補償裝置，有非常廣闊的應用前景。超特高壓電網中應用的可控高抗主要分兩種：一種是磁控式的，可以平滑調節，但速度較慢；另一種是分級投切式的，可以快速投入無功補償，但精度不足。本發明兼顧兩者的優點，既能夠快速投入，又能夠在一定范圍內平滑調節，具有更大的靈活性，能夠適應新能源輸電線路的動態功率變化。

發明內容

本發明提出了一種超特高壓柔性并聯電抗器，可應用于并聯電抗器的設計制造和建模。該設計使得超特高壓并聯電抗器的調節既能實現快速分級調節，又能夠實現一定范圍內的平滑精確調節。使得超特高壓線路的無功補償兼顧快速和準確性，具有更大的靈活性，能適應電力系統的功率動態變化。

本發明的一種新型柔性并聯電抗器裝置，將變壓器、磁控電抗器和分級投切電抗器構成體化裝置，使得超特高壓并聯電抗器的調節既能實現快速分級調節，又能夠實現一定范圍內的平滑精確調節；使得超特高壓線路的無功補償兼顧快速和準確性，適應電力系統的功率動態變化，以及新能源功率的間歇性變化，從而有效抑制工頻過電壓和操作過電壓。

其中，單相接線包括：變壓器T1、磁控電抗器Xmc、磁控電抗器的直流勵磁部分DC、電抗器X1，X2，X3、晶閘管組F1，F2，F3和斷路器K1，K2，K3；變壓器T1低壓側的容量配置電抗器串聯磁控電抗器Xmc，再與電抗器X1、X2、X3從上到下串聯后接地，其串聯電抗的總電抗最大值是Xmc+X1+X2+X3；磁控電抗器的直流勵磁部分DC通過磁耦合與磁控電抗器Xmc連接；晶閘管組F1和斷路器K1并聯組成第一復合開關，第一復合開關并聯在電抗器X1遠地點到接地之間；晶閘管組F2和斷路器K2并聯組成第二復合開關，第二復合開關并聯在電抗器X2遠地點到接地之間；晶閘管組F3和斷路器K3組成第三復合開關，第三復合開關并聯在電抗器X3遠地點到接地之間；

所述柔性并聯電抗器裝置的高壓側繞組三相接成“Y”型，直接接到高壓電力網絡S上，中性點短接后經電抗器G0接地；三相低壓側繞組首端分別經套管引出，連接磁控電抗器Xmc和分級的電抗器X1，X2，X3，低壓側繞組末端直接接地；每個晶閘管組組與對應的容量配置電抗器串聯構成晶閘管組F1，F2，F3的支路，各晶閘管組的支路并聯連接，配置于低壓側的電抗器X1，X2，X3與地端之間。

其中，當系統傳輸容量波動劇烈，電壓變化幅度大的時候，首先調節斷路器K1，K2，K3，快速投入無功補償容量，保證無功補償的速度；然后調節磁控電抗器的直流勵磁部分DC，改變磁控電抗器Xmc的飽和程度，從而改變磁控電抗器Xmc的投入容量，從而改變總體投入系統的無功補償容量，實現設定的調節精度；當系統傳輸容量波形平緩，電壓變化幅度較小的時候，在當前容量范圍內，不改變斷路器K1，K2，K3的狀態，小幅度調節磁控電抗器的直流勵磁部分DC，改變磁控電抗器Xmc的飽和程度，從而改變磁控電抗器Xmc的投入容量，從而改變總體投入系統的無功補償容量，實現設定的調節精度。