[发明专利]串联电容补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及用于电力系统的无功补偿装置，具体地说，涉及一种 应用于电气化铁路牵引供电系统的可调串联电容补偿器。

背景技术

电气化铁路牵引供电系统中，承担电能传送的供电臂具有较大的 阻抗，当电力机车从接融网授流时，造成输电线路电压下降，从而导 致电力机车受电弓处电压低于牵引变电所母线电压，特别是牵引电流 较大，接融网末端电压低于20KV时，牵引机车将不能正常运行。因 此，需要在接融网上串联一电容补偿器以抵消接融网的无功损耗，改 善接融网无功分布，进而提高牵引供电系统电能质量以保证电力机车 的正常运行，减少对大电网电能质量的影响。

现有一种串联电容补偿器原理如图1所示，其串联电容补偿器具 有断路开关组，断路开关组由断路开关K6以及断路开关K1、K2组 成，其中断路开关K6串联在接融网的两根输电线路1、2之间，断路 开关K1、K2连接接融网与补偿装置，并具有接地功能。

串联电容补偿器设有电容补偿模块C3，它由多个电容器串联组 成。电容补偿模块C3与断路开关K3串联连接，并且电容补偿模块 C3与断路开关K3组成的支路与保护模块并联在断路开关K1、K2的 两端。

保护模块由断路开关K5、电感L1、放电间隙FJ、电阻R以及避 雷器MOV构成。电容补偿模块C3两端电压过高时，保护模块的放电 间隙FJ被击穿，从而将电容补偿模块C3旁路，避免损坏电容补偿模 块C3。

当接融网负载较大、授电弓端电压较低时，断路开关K1、K2闭 合，且断路开关K3也闭合，开关K6断开，整个补偿装置串联在接融 网1、2之间，产生无功补偿，提高授电弓端电压。

在牵引供电系统额定电压固定的情况下，电容补偿模块C3的电 容器组的容量由电容器组的额定电流决定。若电容器组的额定电流选 择较大，电容器组的容量较大，能满足较大负载时的升压要求，但对 于负载较小的情况，流经电容器组的电流较小，其升压效果并不明 显。若选择额定电流较小的电容器组，则不能满足负载较大情况的升 压要求。

此外，由于现行电气化铁路串联电容补偿装置在投切时是整体进 行投切，不能根据接融网的运行工况调节补偿的容量同时，由于电容 器组一旦投入使用，其参数不能改变，即容量是不可控的，不能对牵 引供电系统的次同步谐波以及高次谐波分量进行抑制，影响接融网的 供电质量。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种对接融网补偿容量可控串联电容补 偿器；

本发明的另一目的是提供一种有效抑制牵引供电系统中次同步谐 波及高次谐波分量的串联电容补偿；

本发明的再一目的是提供一种能精确控制接融网无功补偿容量的 串联电容补偿器。

为实现上述的主要目的，本发明提供的串联电容补偿器包括断路 开关组、第一电容补偿模块和一个保护模块，第一电容补偿模块具有 一组电容器组，并具有一个与电容器组并联的控制模块，控制模块包 含可控器件，用于对电容器组的补偿容量进行调节，第一电容补偿模 块具有二组或二组以上并联连接的电容器组，每一电容器组均与一第 一断路开关串联连接，第一电容补偿模块还包括一电感器，并设有与 电容器组数量相等的多个第二断路开关，多个第二断路开关中的每一 个串联在电感器与控制模块之间。

由上述方案可见，串联电容补偿器接入接融网后，可根据接融网 的负载情况，通过控制可控器件的投切角来控制电容器组的投入时 间，从而调节补偿到接融网的电容器组的容量。接融网负载较大时， 减小可控器件的投切角，增大可控器件的导通时间，电容器组的补偿 容量较大。接融网负载较小时，增大可控器件的投切角，减小可控器 件的导通时间，电容器组的补偿容量较小，从而实现灵活地对接融网 进行容量的补偿。

一个优选的方案是，控制模块具有两个反向并联连接的可控器 件，并且该可控器件为晶闸管。这样，控制人员通过控制晶闸管的投 切角控制第一电容补偿模块的投入时间，从而抑制牵引供电系统的次 同步谐波以及高次谐波分量，提高牵引供电系统的供电质量。并且， 通过精确控制晶闸管的投切角能精确地控制电容器组的投入时间，提 高串联电容补偿器的补偿精度。