[发明专利]一种超特高压柔性并联电抗器

权利要求书

1.一种新型柔性并联电抗器装置，其特征在于将变压器、磁控电抗器和分级投切电抗器构成一体化装置，使得超特高压并联电抗器的调节既能实现快速分级调节，又能够实现一定范围内的平滑精确调节；使得超特高压线路的无功补偿兼顾快速和准确性，适应电力系统的功率动态变化，以及新能源功率的间歇性变化，从而有效抑制工频过电压和操作过电压。

2.如权利要求1所述的柔性并联电抗器装置，其特征在于：

单相接线包括：变压器T1、磁控电抗器Xmc、磁控电抗器的直流励磁部分DC、电抗器X1，X2，X3、晶闸管组F1，F2，F3和断路器K1，K2，K3；变压器T1低压侧的容量配置电抗器串联磁控电抗器Xmc，再与电抗器X1、X2、X3从上到下串联后接地，其串联电抗的总电抗最大值是Xmc+X1+X2+X3；磁控电抗器的直流励磁部分DC通过磁耦合与磁控电抗器Xmc连接；晶闸管组F1和断路器K1并联组成第一复合开关，第一复合开关并联在电抗器X1远地点到接地之间；晶闸管组F2和断路器K2并联组成第二复合开关，第二复合开关并联在电抗器X2远地点到接地之间；晶闸管组F3和断路器K3组成第三复合开关，第三复合开关并联在电抗器X3远地点到接地之间；

所述柔性并联电抗器装置的高压侧绕组三相接成“Y”型，直接接到高压电力网络S上，中性点短接后经电抗器G0接地；三相低压侧绕组首端分别经套管引出，连接磁控电抗器Xmc和分级的电抗器X1，X2，X3，低压侧绕组末端直接接地；每个晶闸管组组与对应的容量配置电抗器串联构成晶闸管组F1，F2，F3的支路，各晶闸管组的支路并联连接，配置于低压侧的电抗器X1，X2，X3与地端之间。

3.如权利要求1或2所述的柔性并联电抗器装置，其特征在于当系统传输容量波动剧烈，电压变化幅度大的时候，首先调节断路器K1，K2，K3，快速投入无功补偿容量，保证无功补偿的速度；然后调节磁控电抗器的直流励磁部分DC，改变磁控电抗器Xmc的饱和程度，从而改变磁控电抗器Xmc的投入容量，从而改变总体投入系统的无功补偿容量，实现设定的调节精度；当系统传输容量波形平缓，电压变化幅度较小的时候，在当前容量范围内，不改变断路器K1，K2，K3的状态，小幅度调节磁控电抗器的直流励磁部分DC，改变磁控电抗器Xmc的饱和程度，从而改变磁控电抗器Xmc的投入容量，从而改变总体投入系统的无功补偿容量，实现设定的调节精度。

4.如权利要求3所述的柔性并联电抗器装置，其特征在于该柔性并联电抗器装置兼有平滑调节和分级投切的互补的功能；其中变压器结构部分，可采用高短路阻抗结构形式构成，即通过加大变压器的漏抗，将变压器和电抗器合于一体构成，或采用普通变压器再外接电抗器的形式构成，或者直接采用普通变压器，没有外接电抗；

其平滑调节的实现在于磁控电抗器Xmc部分的投入容量可通过调节磁控电抗器的直流励磁部分DC，改变磁控电抗器Xmc的饱和程度，从而改变磁控电抗器Xmc的投入容量；分级投切的实现是通过第一、第二和第三复合开关的快速开断或闭合来实现电抗器X1、X2、X3的投入，其控制策略是：

第一复合开关闭合时，投入系统感抗：X_t＝X_mc；

第二复合开关闭合时，第一复合开关断开，投入系统感抗：X_t＝X_mc+X₁；

第三复合开关闭合时，第一复合开关和第二复合开关都断开，投入系统感抗：X_t＝X_mc+X₁+X₂；

第一复合开关、第二复合开关、第三复合开关都断开时候，投入系统感抗：X_t＝X_mc+X₁+X₂+X₃；

平滑调节和快速分级投切的互补，实现的关键在于：该柔性并联电抗器装置的结构使得磁控电抗器Xmc是串联在每一级电抗器X1，X2，X3之上的，无论电抗器X1，X2，X3的哪一级投入系统，磁控电抗器Xmc都会在此基础之上进行投入容量的平滑调节；各级电抗器在低压侧连接的结构，以及各级电抗串联结构的结构，既可降低磁控电抗器Xmc和电抗器X1、X2、X3的容量要求，减少电抗器的投资成本，又可实现分压，降低晶闸管组F1、F2、F3和断路器K1、K2、K3的各级耐压要求，从而减少晶闸管组和开关的损坏成本，从而降低设备总体成本，提高设备使用年限和可靠性。