[发明专利]采用阀串联型配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统无功补偿领域，尤其涉及一种采用阀串联型配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器装置。

背景技术

根据国家可再生能源发展规划，西北地区将沿河西走廊建设千万千瓦级风电基地，其远离负荷中心，大规模风电并网情况下风电的高效经济送出和电网的安全稳定运行已经成为制约西北地区风电发展的两大技术难题。风力发电具有间歇性、波动性和随机性的特点。风电场出力变化较大，风电功率波动使西北750kV输电通道上无功波动频繁，无功电压控制困难并导致了电压稳定问题，增加了西北电网调度运行的难度，限制过电压和无功补偿矛盾突出。

特高压输电线路巨大的容性充电功率、剧烈的潮流变化以及有限的绝缘裕度给系统的无功调节、过电压抑制提出了较高的要求，存在限制过电压和无功调节之间矛盾难以协调的问题。

可控并联电抗器作为提高系统调控灵活性的有效手段，可有效解决750kV风电送出通道以及特高压输电线路无功补偿和电压控制的问题，提高电压稳定性水平和暂态运行极限，降低线路输送损耗，平衡无功分布，并可以有效减轻调度运行的压力，是实现750kV以及特高压输电通道高效经济运行的重要工具。

目前，在我国750kV输电系统和特高压输电系统中还没有可控并联电抗器装置投入使用。国内外也没有本发明提出的采用阀串联配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器装置投入超高压/特高压电网应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种采用阀串联型配置的晶闸管阀控型分级式可控并联电抗器装置，解决我国750kV风电送出通道以及特高压输电线路无功补偿和限制过电压之间的矛盾，提高电压稳定性水平和暂态运行极限，降低线路输送损耗，平衡无功分布，减轻调度运行的压力，并配合中性点电抗器限制潜供电流。

本发明提供了采用阀串联型配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器装置。本装置特别适合于容量调节频繁的750kV电网和特高压系统。

提供的一种采用阀串联型配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器装置，其本体采用变压器结构，根据需求可设计为高短路阻抗形式或普通变压器外接电抗器形式。三相高压侧绕组接成“Y”型，直接接到高压电网上，中性点短接后经电抗器接地。三相低压侧绕组首端分别经套管引出，低压侧绕组末端直接接地。低压侧首、末端之间配置晶闸管阀、容量配置电抗器、断路器串联电抗器、旁路断路器。各晶闸管阀组采用串联结构形式，并分别与相应的容量配置电抗器并联。旁路断路器与断路器串联电抗器串联，配置于低压侧绕组首、末端之间。

装置无功输出和容量调节通过控制晶闸管阀的导通情况实现。根据系统无功补偿的不同需求，晶闸管阀的控制方式可采用电流过零投切或相位控制两种方式。

当采用晶闸管阀电流过零投切方式时，由于容量配置电抗器的分压作用为相应晶闸管阀提供取能和开通电压，因此通过控制相应晶闸管阀电流过零实现输出容量的分级调节，对系统无冲击；在系统发生暂态故障时，控制所有晶闸管阀在电流过零时快速投切导通或关合旁路断路器使输出迅速达到最大输出容量，可有效抑制工频过电压和操作过电压。

当采用晶闸管阀相位控制的方式时，容量配置电抗器的分压作用为相应晶闸管阀提供取能和开通电压。通过控制晶闸管阀的导通角，实现输出无功功率的平滑、快速调节；在系统发生暂态故障时，控制各晶闸管阀的导通角或关合旁路断路器使输出迅速达到最大输出容量，有效抑制工频过电压和操作过电压。

本发明的有益效果是：

①采用阀串联型配置的晶闸管阀控型可控并联电抗器，特别适合于频繁调节的超/特高压输电系统，可有效解决限制过电压和无功补偿之间的矛盾，并配合中性点电抗器限制潜供电流；

②采用各晶闸管阀串联并分别与相应的容量配置电抗器并联的结构形式，容量配置电抗器的分压作用为相应晶闸管阀提供取能和开通电压，因此装置无功输出和容量调节可通过控制晶闸管阀的导通实现；

③容量调节过程可选择采用晶闸管阀电流过零投切或相位控制的方式。选用晶闸管阀过零投切的方式时，调节方式简单，响应迅速，对系统无冲击。选用晶闸管阀相位控制方式时，通过控制晶闸管阀的导通角，实现输出无功功率的快速、平滑调节；

④整个稳态调节过程没有断路器参与，完全依靠晶闸管阀完成，频繁调节不影响断路器的使用寿命。暂态控制由晶闸管阀或断路器实现，响应迅速，可有效限制工频过电压和操作过电压。

技术的新颖性：