[發明專利]一種用于配電網的串聯電容補償裝置及方法

無效

• 申請號: 201310698112.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103746385A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張力淼;牛宇干;汪峰;王俊良;王永華;宋佰鵬;張冠軍
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司平頂山供電公司;陜西德瑞森電氣工程有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于電力系統無功補償領域，涉及一種用于配電網的串聯電容補償裝置及方法。

背景技術

在我國，配電網輸電線路復雜，網架薄弱，電網結構不合理，供電半徑大，負荷情況復雜多變，常會出現線路末端電壓不能滿足電能質量情況。配電變壓器數量多，部分配電線路帶有多臺大容量的電動機或變化迅速的工業負荷等沖擊負荷，而且多數地區的配變和電動機的設施不夠先進，這些因素將加大配網無功需求，大容量電動機的啟停會造成嚴重的電壓跌落、電壓閃變等問題。這些問題極大地影響了人們的日常生活及工農業生產，也給電力企業帶來經濟損失和不良的社會影響。

對于長線路低電壓問題，目前采取的方法主要有3種：（1）在線路的適當位置裝設調壓器，存在的缺點是：調壓器本身就是一個自耦變壓器，除自身成本高昂之外空載損耗還很大，相當于大幅度增加了線損；（2）在線路中或負載側裝設電容器并補裝置或SVC，缺點是：成本高，改善低電壓的效果很有限；（3）再造一條新的線路，再建一個新的變電站，或在負載上安裝其他補償設備，顯然，這樣有投資大、工期長的缺點。

串聯電容補償技術具有改善線路電壓質量，降低電壓閃變危害并提高線路的輸電能力等優點。串聯電容補償具有以下幾個優點：（1）自適應性。電容器是串聯在線路中，隨著負荷的變化，流過電容器的電流發生變化，因此電容提高末端電壓的補償效果也會隨之變化。（2）串聯補償效果在功率因素較低，電感較大的線路上更加明顯，裝設較低投資的串聯補償裝置可以帶來明顯的電能質量改善。（3）串聯補償可提高線路的輸送功率，增強系統的穩定性。系統的輸送容量近似表示為P=(U₁U₂/X_L)*sinδ，串聯電容補償抵消了線路的部分電抗，此時輸送功率變為P=[U₁U₂/(X_l-X_c)]*sinδ，提高了輸送容量，這在超高壓線路中會帶來巨大的經濟效益。

目前串聯補償技術已在超高壓線路中大量使用，取得了良好的補償效果和經濟效益，但是由于技術限制等原因，目前串補在國內配電網中的應用還很少見，針對配電網的電容補償裝置更是少見于報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于配電網的串聯電容補償裝置及方法，用以解決配電網末端電壓低于標準及電壓閃變等問題。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種用于配電網的串聯電容補償裝置，包括：電流互感器、電容器、電壓互感器、阻尼回路、阻尼電抗、火花間隙、旁路開關和控制器；其中電容器串聯接入輸電線路中，相并聯的阻尼電阻和阻尼電抗組成阻尼回路，火花間隙與旁路開關并聯，火花間隙、阻尼回路、電容器相串聯，電流互感器跨接在輸電線路中測量輸電線路的電流，電壓互感器測量輸電線路的電壓并給控制器和旁路開關供電；電流互感器、電壓互感器分別將其測量的電流信號、電壓信號發送給控制器。

所述的電容器正常運行時，旁路開關斷開，控制器通過電流互感器和電壓互感器獲得輸電線路的電流和電壓信號，獲取輸電線路的運行狀態，判斷輸電線路是否存在故障。

所述當輸電線路發生故障時，流過電容器的電流和其兩側電壓發生變化，電流互感器和電壓互感器將電流信號和電壓信號輸送到控制器。

當流過電容器的電流超過其額定運行電流的1.5倍時，控制器發出信號，控制旁路開關合閘將電容器旁路，實現電容器過壓保護，待輸電線路恢復正常供電后，流過電容器的電流恢復正常，控制器發出信號使旁路開關分閘，電容器投入運行。

所述當流過電容器的電流超過其額定運行電流的1.5倍時，電容器兩側出現過電壓，火花間隙自擊穿，電容器、阻尼回路與火花間隙組成放電回路，電容器開始放電。

在電容器放電時，阻尼回路抑制放電電流幅值和振蕩頻率，加快放電電流的衰減速度，保護電容器和火花間隙。

所述的控制器包括單片機系統、信息調理電路、鍵盤、指示燈和液晶顯示器，單片機系統根據電流互感器發送的電流信號及電容器的容抗實時計算電容器兩端的電壓，當計算所得電壓或電壓互感器發送的電壓超過設定值時控制器向旁路開關發出合閘指令。

一種用于配電網的串聯電容補償的方法，包括以下操作：

1）根據輸電線路中負荷的分布情況及負荷大小確定用于電容補償的電容器的位置和補償容抗：

a)對于負荷僅分布在末端的輸電線路，電容器設置在輸電線路末端，其補償容抗X_c，結合需要末端所需要的抬升電壓量ΔU''由（3）式得到；