钟俊涛 (中国辽宁省沈阳市铁西区北二中路18号, Liaoning 5, 110025, CN)
AN, Zhen (No.18 Beier Zhong Road, Tiexi DistrictShenyang, Liaoning 5, 110025, CN)
特变电工沈阳变压器集团有限公司 (中国辽宁省沈阳市铁西区北二中路18号, Liaoning 5, 110025, CN)
ZHONG, Juntao (No.18 Beier Zhong Road, Tiexi DistrictShenyang, Liaoning 5, 110025, CN)
钟俊涛 (中国辽宁省沈阳市铁西区北二中路18号, Liaoning 5, 110025, CN)
| 权 利 要 求 书 1.一种交流有级可控单相并联电抗器， 其特征在于： 具有主电抗器（1 )、 分级电抗 器 （2)、 检测单元（3 ) 以及中央控制器 （4)， 其中主电抗器（1 ) 为单相形式， 其一次 线圈直接接到电力网络中， 二次线圈并联一个或多个分级电抗器， 每个分级电抗器分别 具有控制其投入、 切断的控制部分； 检测单元 （3) 的输入端接有电力网路及主电抗器 ( 1 ) 的相关参数信息， 输出端与中央控制器 （4) 相连； 中央控制器 （4) 的控制端连 接各分级电抗器 （2) 的控制部分。 2. 按权利要求 1所述的交流有级可控单相并联电抗器， 其特征在于： 所述每个分级电抗器的控制部分包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关，其中隔离 开关和晶闸管组件串联后与断路器并联， 再接入该分级电抗器所在的并联支路中； 断 路器、 隔离开关以及晶闸管组件的控制端分别与中央控制器 （4) 的输出端相连。 3. 按权利要求 1所述的交流有级可控单相并联电抗器， 其特征在于： 当主电抗器 （1 ) 的短路阻抗小于 100%， 在主电抗器二次线圈与各分级电抗器的并 联节点之间还设有附加电抗器。 4. 一种交流有级可控三相并联电抗器， 其特征在于： 具有主电抗器 （1 )、 分级电 抗器（2)、 检测单元 （3) 以及中央控制器（4)， 其中主电抗器 （1 ) 为三相形式， 其三 相一次线圈为 "Y"接， 直接接到电力网络中， 中性点短接后直接接地， 三相二次线圈 分别并联一个或多个分级电抗器， 每个分级电抗器分别具有控制其投入、切断的控制部 分； 二次侧各相闭合连接， 末端直接接地。 5. 按权利要求 4所述的交流有级可控三相并联电抗器， 其特征在于： 所述每个分级电抗器的控制回路包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关， 其中隔离 开关和晶闸管组件串联后与断路器并联， 再接入该分级电抗器的并联支路中； 断路器、 隔离开关以及晶闸管组件的控制端分别与中央控制器 （4) 的输出端相连。 6. 按权利要求 4所述的交流有级可控三相并联电抗器， 其特征在于： 当主电抗器 （1 ) 的短路阻抗小于 100%， 在每相的主电抗器二次线圈与各分级电抗 器的并联节点之间还设有附加电抗器。 |
本发明涉及一种用于电力输电线路中的电抗器 ，具体的说是一种交流有级可控单相 /三相并联电抗器。
背景技术
随着超高压和特高压电网建设和发展， 对于较长的输电线路， 为了限制工频和操作 过电压、 需要在线路上配置高压并联电抗器， 但常规的高压并联电抗器不可调节的固有 特性， 容易造成输变电系统电压降低， 影响电网安全稳定水平和电能质量， 限制了线路 输送能力。
发明内容
针对现有技术中存在的常规高压并联电抗器不 可调节， 影响电网安全稳定水平和电 能质量的不足，本发明要解决的技术问题是提 供一种用于实现电网柔性交流输电技术的 交流有级可控单相 /三相并联电抗器。
为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是：
本发明一种交流有级可控单相并联电抗器具有 主电抗器、分级电抗器、检测单元以 及中央控制器， 其中主电抗器为单相形式， 其一次线圈直接接到电力网络中， 二次线圈 并联一个或多个分级电抗器， 每个分级电抗器分别具有控制其投入、 切断的控制部分； 检测单元的输入端接有电力网路及主电抗器的 相关参数信息， 输出端与中央控制器相 连； 中央控制器的控制端连接各分级电抗器的控制 部分。
所述每个分级电抗器的控制部分包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关， 其中隔离 开关和晶闸管组件串联后与断路器并联， 再接入该分级电抗器所在的并联支路中； 断路 器、 隔离开关以及晶闸管组件的控制端分别与中央 控制器的输出端相连。
当主电抗器的短路阻抗小于 100%，在主电抗器二次线圈与各分级电抗器的 联节点 之间还设有附加电抗器。
本发明交流有级可控三相并联电抗器， 具有主电抗器、 分级电抗器、 检测单元以及 中央控制器， 其中主电抗器为三相形式， 其三相一次线圈为 "Y"接， 直接接到电力网络 中， 中性点短接后直接接地， 三相二次线圈分别并联一个或多个分级电抗器 ， 每个分级 电抗器分别与控制其投入、 切断的控制部分相连； 二次侧各相闭合连接， 末端直接接地。
所述每个分级电抗器的控制回路包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关， 其中隔离 开关和晶闸管组件串联后与断路器并联， 再接入该分级电抗器的并联支路中； 断路器、 隔离开关以及晶闸管组件的控制端分别与中央 控制器的输出端相连。
当主电抗器的短路阻抗小于 100%，在每相的主电抗器二次线圈与各分级电 器的并 联节点之间还设有附加电抗器。
本发明与现有技术相比， 无论是在单相并联电抗器还是三相并联电抗器 ， 电网中采 用本发明具有以下优点-
1. 本发明将分级电抗器设计成并联方式， 调节容量范围可以多组合， 调节方便， 响应速度快；
2. 本发明具有普通电抗器的所有功能和特性， 无谐波产生， 噪声低、 振动低， 安 全可靠性高；
3. 本发明将更多的谐波隔离， 减少对电网的影响；
4. 本体短路阻抗可以设计成小于 100%。
附图说明
图 1为本发明结构原理示意图； 图 2为本发明交流有级可控单相并联电抗器电气 理图；
图 3为本发明交流有级可控三相并联电抗器电气 理图。
具体实施方式
实施例 1
本发明包括交流有级可控单相并联电抗器和交 流有级可控三相并联电抗器两种形 式， 其中交流有级可控单相并联电抗器具有主电抗 器和分级电抗器， 其中主电抗器为单 相形式， 其一次线圈直接接到电力网络中， 二次线圈并联一个或多个分级电抗器， 每个 分级电抗器分别具有控制其投入、 切断的控制部分。
所述每个分级电抗器的控制部分包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关， 其中隔 离开关和晶闸管组件串联后与断路器并连， 再接入该分级电抗器所在的并联支路中， 断 路器、 隔离开关以及晶闸管组件的控制端分别与中央 控制器 4的输出端相连。
上述高阻抗单相变压器型主电抗器与二次侧并 接的一个或多个分级电抗器， 可以共 装在一个油箱内构成可控电抗器的本体， 也可以设计成主电抗器与分级电抗器分别放置 。
如图 1所示， 本发明快速响应的交流有级可控电抗器的主体 部分 1浸渍于油箱内， 主体部分 1由三个单相的高阻抗式变压器 5组成，每个单相高阻抗式变压器 5至少含有 两个线圈， 其中一次线圈直接接在网路上， 二次绕组连接到辅助电抗器单元 2， 该辅助 电抗器单元 2具有分级电抗器、 断路器、 晶闸管组件部分， 检测单元 3通过采集网路及 主体的相关参数信息传送到中央控制器 4， 中央控制器 4根据内部指令发出控制调节辅 助电抗器单元的隔离开关、 断路器的开合等相关信息， 实现分级电抗器在不同容量状态 下的投切， 即实现可控电抗器主体分级电抗或容量的自动 控制动态调节特性。
电抗器容量的调节是根据系统补偿容量的需求 情况以及系统的运行工况等因素来 调节电抗器的容量； 自动控制是由中央控制器根据系统需要作出决 策并向晶闸管控制装 置及断路器发出指令， 控制装置按设定好的逻辑控制进行自动控制， 实现电抗器容量的 自动调节。
具有上述结构的交流有级可控单相并联电抗器 阻抗可以设计成接近 100%。 若主电 抗器的短路阻抗设计成小于 100%，可以在主电抗器二次线圈与各分级电抗 的并联节点 a之间增加附加电抗器 L， 解决本体短路阻抗小问题。
本实施例的电气结构如图 2所示，每相交流有级可控并联电抗器具有一 高阻抗单 相变压器型主电抗器和三个分级电抗器， 高阻抗单相变压器型主电抗器的一次线圈 A-X 直接接在电力网络中，二次线圈 a-x并接有多个分级电抗器，本实施例为三个， 即第广 3 分级电抗器 XK1、 ΧΚ2、 ΧΚ3, 其中第 1 ( 2、 3 ) 分级电抗器 XK1 (ΧΚ2、 ΧΚ3) 串联有第 1 ( 2、 3) 断路器 Dl (D2、 D3) ; 第 1 ( 2、 3 ) 晶闸管组件 TK1 (TK2、 ΤΚ 3)、 第 1 ( 2、 3) 隔离开关 Kl (Κ2、 3 ) 串联， 第 1 ( 2、 3) 晶闸管组件 TK1 ( ΤΚ2、 ΤΚ 3 )与第 1 ( 2、 3) 隔离开关 Kl (Κ2、 Κ3 ) 串联后与第 1 ( 2、 3)断路器 Dl (D2、 D3 )并联， 节点为 al 2、 a3 ), 节点为 al (a2、 a3 ) 与 x之间即为并联连接的第 1 ( 2、 3 ) 断路器 Dl (D2、 D3) 和第 1 ( 2、 3 ) 晶闸管组件 TK1 (TK2、 ΤΚ 3)， 而 al ( a2、 a3) 点与 a点之间则为第 1 ( ( 2、 3 )分级电抗器 XK1 (XK2、 ΧΚ3)。 同时晶闸管组件 ΤΚ、 隔离开关 Κ串联后与断路 器 D并联、 接入 a点与 X点之间。
分级电抗器的投切是通过控制器控制各部分的 断路器和晶闸管组件的投入或断开 组合来实现。
隔离开关 K和第广 3隔离开关 Kl、 Κ2、 Κ3在正常运行时一直处于合闸状态， 同时， 通过晶闸管组件 ΤΚ和第广 3晶闸管组件 ΤΚ1、 ΤΚ2、 ΤΚ3之间的不同组合切换可以实现 可控并联电抗器更多容量的分级调节， 以调节范围 25-100%为例， 其控制过程如下： 交流有级可控单相并联电抗器调节容量控制表 举例：
其中： x——表示断开； O——表示合闸导通。
本实施例的控制过程如下：
整个装置要求设置有逻辑控制程序， 分级电抗器每组动作次序为： 合闸时， 先开通 晶闸管组件， 后合闸断路器； 断开时， 先断开断路器， 后关闭晶闸管组件， 以提高可控 并联电抗器的容量切换快速响应。三相控制时 并设置三相电气联动装置，通过电动控制， 实现三相同步动作。 整个装置能就地控制， 也能远方控制， 能手动控制也能自动控制。 也就是说整个装置内设置有指令信号和逻辑控 制功能， 当接到外部发来的信号时（就地 发来或由中央控制系统发来）， 根据信号的要求， 合闸或开断任意断路器和晶闸管组件， 以实现系统对电抗器容量调节的要求。
实施例 2
与实施例 1的不同之处在于： 本发明为交流有级可控三相并联电抗器， 具有主电抗 器和分级电抗器， 其中主电抗器为三相形式， 其三相一次线圈为 "Y"接， 直接接到电 力网络中， 中性点短接后经小电抗器接地或直接接地； 三相二次线圈中， 每相二次线圈 分别并联一个或多个分级电抗器， 每个分级电抗器分别与控制其投入、 切断的控制部分 相连； 二次侧各相闭合连接， 末端直接接地。
所述每个分级电抗器的控制回路包括断路器、 晶闸管组件以及隔离开关， 其中隔离 开关的常开接点和晶闸管组件串联后与断路器 的常开接点并联，再接入该分级电抗器的 并联支路中；
如图 3所示， 本实施例中， 主电抗器为高阻抗三相变压器型主电抗器， 其一次线圈 为主线圈， 三相连接成 " Y"接， 直接接到网路上， 中性点短接后经小电抗器 L0接地或 直接接地， 二次线圈每相分别并联有一个或多个分级电抗 器， 每个分级电抗器分别并联 有断路器、 串联连接的晶闸管组件和隔离开关， 二次侧各相闭合连接， 末端直接接地。
本实施例中， A相二次侧第广 3分级电抗器为 XK1' XK3'， 第广 3断路器为 D1' ~D3'， 第广 3晶闸管组件为 TK1' 〜TK 3'、 第广 3隔离开关为 K1' Ύ3' Β相二次侧第 Γ3分级电抗器为 ΧΚ ' ~ ΧΚ3" ， 第 广 3断路器为 D1" )3" ， 第 广 3 晶闸管组件为 ΤΚ ' 〜ΤΚ3〃 、第广 3隔离开关为 Κ1〃 Ύ3" ； C相二次侧第广 3分级电抗器为 XK1" ' ΧΚ3" ， 第广 3断路器为 Dl〃 3" ， 第广 3晶闸管组件为 TK1" ' 〜ΤΚ3" ' 、 第 广 3隔离开关为 K1" ' Ύ3" ' 。
同时 A (B和 C)相晶闸管组件 TK' (TK"和 TK" ' )、 隔离开关 K' (K"禾 DK" ' ) 串联后与断路器 D' (D"和 D" ' ) 并联、 接入 a (b和 c) 点与 X (y和 z) 点之间。
同理，若电抗器的短路阻抗设计成小于 100%，可以在二次线圈各相的短路回路中串联 附加电抗器， 解决本体短路阻抗小问题。即在三相主电抗器 的每相二次线圈中与各分级电抗 器的并联节点 a (b、 c)与 x (y、 z)之间还设有 A (B、 C)分级电抗器 L' (L" 、 L" ' )。