[實用新型]長距離稀疏供電用復合補償裝置

有效

• 申請號: 201921180277.1
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN210041333U
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 陳文君;徐國卿;范越;楊森林;李永斌;馬麗山;李沛然;于濤;董順虎;向大為;張國瑞;譚協初;劉雨;丁元杰;段宏川;馬澤隆;郭曉靖
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司果洛供電公司;國網青海省電力公司;上海大學;濟南拉斐葉電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01;H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 31253 上海精晟知識產權代理有限公司
• 代理人: 周麗娟

本實用新型提供了長距離稀疏供電用復合補償裝置，其輸入為供電線輸入端，其輸出為供電線輸出端，包括：電壓提升系統和電能質量提升系統，其中，電壓提升系統包括：電壓提升補償變壓器、電壓提升電力電子變換器和電壓提升控制單元，電能質量提升系統包括：接觸器、電能質量提升補償變壓器、電能質量提升電力電子變換器和電能質量提升控制單元。本實用新型運用電力電子變換器和補償變壓器向電網注入電流與電壓并進行實時控制，實現電力諧波、功率因數、三相不平衡補償等綜合電能質量提升及長輸電線稀疏用電區域的電壓補償功能，對稀疏用電地區的供電半徑延長、投資節省和電網安全具有重要意義。

技術領域

本實用新型屬于供電或配電的電路裝置或系統，具體涉及交流輸電線或交流配電網絡的補償裝置或系統。

背景技術

我國西部地區地域遼闊、人員密度小、用電稀疏，采用傳統的方式在延伸的供電線路上新建變電站，其建設投資大且經濟效益差，因此，有必要考慮延長供電半徑來實現長距離供電。但是，長距離供電會帶來較大的線路電損和電壓跌落，例如，10kV配電網的線路超過200km時，線路電損高達30％且供電電壓跌落50％以上；此外，稀疏地區的電網技術，還存在其它諸多挑戰，如，電能質量問題：沿途用電主要為非工業負荷，人員分布和用電差別導致三相不平衡，用電設備多樣導致諧波增加、功率因數降低等。這樣一來，在西部地區的長距離稀疏供電線路中，存在電能補償復雜化的問題，既需要補償線路容性電流，又要補償用電端電壓跌落。

為解決長距離輸電線路中的線路損耗、電壓跌落問題，現有技術主要采取電容器串聯補償裝置和特高壓有載自耦變壓器進行補償。電容器串聯補償裝置是將多組電容器串聯在輸電線路中改變電壓相位角來提高線路電壓。由于電容器的電容值受多方面環境因素的影響，因此會導致補償不精確，補償效果較差；且電容故障將導致輸電線斷路，從而影響供電。電容器壽命有限，容易受到電路問題的影響，比如高次諧波會造成電容損壞，更加降低供電可靠性。此外，補償所需電容體積較大導致裝置過大。特高壓有載自耦變壓器是用機械觸點式開關改變變壓器原邊匝數來調節電壓，由于投切式仍屬于有級調節，補償效果仍然不夠精確。而且，有載開關機械壽命有限，每2000次需更換變壓器油，增加維護工作量，設備故障同樣會影響送電。可見，傳統的電壓跌落補償方案，一方面補償不精確，另一方面可靠性較低，一旦斷路，會影響供電線路的正常供電。

為解決電網長距離輸電線路的電能質量問題，現有技術主要采取無源濾波器、無功功率補償裝置、SVG(Static Var Generator，靜止無功發生器)補償裝置等等。但是，這些裝置都有其自身的缺陷，無法適用于西部長距離輸電線路的電能質量提升。例如，無源的補償裝置運用電容、電感等器件，裝置體積較大；又例如，靜止無功補償器，可以平滑調節，響應速度快，是一種比較理想的無功電源，但是，這種裝置系統設計復雜，補償復雜且裝置成本較高，操作和運行維護要求高，無法大面積推廣應用。再例如，并聯電容器無功功率補償裝置不能連續調節、負荷的調節特性較差，對系統中的高次諧波有放大現象，在諧波電流過大時可能會引起爆炸，投切過程會產生嚴重的操作過電壓和合閘涌流，這些暫態過程往往成為系統故障的誘因，影響供電可靠性，從而也不能完全滿足解決電網長距離輸電線路末端電能質量問題的特殊要求。

因此，采用投資較小的新技術，同時解決長距離稀疏地區供電線路的電能質量問題和延伸供電半徑的電壓跌落問題，具有重要的經濟價值和社會意義。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種長距離稀疏供電用復合補償裝置，由電力電子電路、變壓器和控制單元構成，運用電力電子電路和補償變壓器向電網注入電流(并聯電流源)并提供補償電壓(串聯電壓源)來進行實時控制，實現電力諧波、功率因數、三相不平衡補償等電能質量提升和長輸電線(稀疏用電區域)電壓跌落的補償，對稀疏用電地區的供電半徑延長、投資節省和電網安全具有重要意義。

一種長距離稀疏供電用復合補償裝置，其輸入為供電線輸入端，其輸出為供電線輸出端，包括：電壓提升系統和電能質量提升系統；