CN102693824A - 三相超导式变漏抗可控电抗器 - Google Patents

三相超导式变漏抗可控电抗器 Download PDF

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陈柏超
田翠华
袁佳歆
范旭娟
王朋
岳梦奎
程翔
潘建兵
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Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
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Wuhan University WHU
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Abstract

本发明提供一种三相超导式变漏抗可控电抗器，包括3个单相可控电抗器，其特征在于：单向可控电抗器包括铁芯、交流工作绕组、多组超导绕组和独立开关，多组超导绕组从内向外依次缠绕在铁芯上，每组超导绕组均设置有一个独立的控制开关；交流工作绕组缠绕在超导绕组的最外层。本发明可根据系统的实时负荷大小，通过控制每个超导绕组上的控制开关分级调节自身的电抗值大小，以满足动态补偿系统无功的需要，同时减小网损，提高供电质量，满足用户无功需求和系统电压稳定要求，具有结构简单、安全可靠、便于维护的优点，且超导绕组在长期运行过程中几乎没有损耗，可直接用于35kV及以上高电压等级的电网中，满足电力系统高压大容量化的发展需要。

Description

三相超导式变漏抗可控电抗器
技术领域
本发明属于输配电线路动态无功补偿技术领域，具体涉及一种三相超导式变漏抗可控电抗器。
背景技术
电压质量是电力系统衡量电能质量的重要指标之一。随着国民经济的迅速发展，用户对于电能质量的要求也日益提高，高质量的电力供应已成为现代社会经济生活的迫切需求。近年来，我国电网规模扩张迅速。电力系统负荷迅速增长，大容量机组不断投入运行，分布式电源也不断并入大电网，这不但改变了电力系统的网络结构，也改变了系统的电源分布，造成系统无功分布不尽合理。采取有效手段进行电力系统无功补偿、改善系统电压水平，直接关系到保证供电质量、满足用户无功功率需求和系统电压稳定等问题，同时也是减小网损、提高电网运行经济性的十分有效的措施。
目前，电力系统主要的无功补偿方法都是基于传统的可控电抗器的SVC技术。然而，基于传统可控电抗器的SVC依赖于大功率电力电子开关技术，而晶闸管需要准确的控制装置和复杂的保护系统，这降低了装置的可靠性，同时也威胁到装置本身的安全运行。传统的可控电抗器会引入大量的谐波，需要附加滤波装置。现有的超导可控电抗器中，除电抗器本体外，还需要超导励磁绕组、励磁直流电源、短路绕组以及检测控制环节，装置结构较为复杂；外加的直流励磁电源不仅会增加整个装置的成本，还未考虑到实际工程情况，可能给现场安装造成不便；此外，这种可控电抗器还依赖于检测控制环节，会降低装置的可靠性，同时也影响其相应速度。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明提供一种三相超导式变漏抗可控电抗器。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种三相超导式变漏抗可控电抗器，包括3个单相可控电抗器，单向可控电抗器包括铁芯、交流工作绕组、多组超导绕组和独立开关，多组超导绕组从内向外依次缠绕在铁芯上，每组超导绕组均设置有一个独立的控制开关；交流工作绕组缠绕在超导绕组的最外层。
所述的铁芯由硅钢片制成，硅钢片的厚度为0.25mm~0.35mm，硅钢片可以是冷轧或热轧的；硅钢片可以是有向的，也可以是无向的。
所述超导绕组的的超导材料可以是高温超导材料，也可以是低温超导材料；可以是线材也可以是块材；超导绕组的缠绕方式可以是连续双饼结构也可以是单饼结构或螺旋圆筒结构。
所述交流绕组采用的导电材料可以是箔绕可以是线绕；交流工作绕组的绕线方式可以是连续缠绕也可以是非连续缠绕。
与现有技术相比，本发明有具有以下优点和有益效果：
1、本发明为每组超导绕组配置独立的控制开关，可以根据电网的实时负荷状态，灵活控制开关来调整电抗器的电抗值大小，动态补偿系统无功，保持系统电压稳定。
2、本发明利用开关的闭合来控制超导线圈的短路，从而改变电抗器的漏抗，整个装置结构简单，控制简单，安全可靠，便于维护。
附图说明
图1为本发明的单相结构示意图。
图2为本发明的单相等效电路图。
图3为本发明的三相结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括铁芯、交流工作绕组、多组超导绕组和独立开关，将多组超导绕组分别逐层缠绕在A相、B相、C相的铁芯上，按照1,2，…，n（n为超导绕组的组数）的顺序由内向外逐层缠绕，每个超导绕组均配置有独立的控制开关，A相的超导绕组其对应的控制开关为KA1，KA2，…，KAn，B相的超导绕组其对应的控制开关为KB1，KB2，…，KBn，C相的超导绕组其对应的控制开关为KC1，KC2，…，KCn；交流工作绕组AX、BY、CZ分别缠绕在A相、B相、C相超导绕组的最外层；工作时，交流工作绕组AX、BY、CZ接入交流电路中。
以A相为例来进行说明，超导绕组离铁芯越远，对应的漏抗越大，由于超导绕组按照1，2，…，n的顺序绕铁心由内向外逐层排列，根据图2所示的等效电路可得：其对应的漏抗有如下的关系：X21＜X22＜…＜X2n；与超导绕组相连的n个控制开关可以独立控制，通过开关的闭合来改变超导绕组的接入状态，可只接入一组绕组，亦可同时闭合多个开关接入多组超导绕组；B相、C相的原理与A相相同。
下面以三组超导绕组的情况为例，即n＝3时，对本发明的不同补偿状态进行说明。“0”代表开关断开，“1”代表闭合；由于R1<<X1，Rm<<Xm，在讨论电抗器的等值阻抗时忽略掉电阻的影响。
  （KA3，KA2，KA1）   单相等效电抗值
  （0，0，0）   X1+Xm
  （0，0，1）   X1+Xm||X21
  （0，1，0）   X1+Xm||X22
  （0，1，1）   X1+Xm||X21||X22
  （1，0，0）   X1+Xm||X23
  （1，0，1）   X1+Xm||X21||X23
  （1，1，0）   X1+Xm||X22||X23
  （1，1，1）   X1+Xm||X21||X22||X23
由上表可知，有三组超导绕组时，电抗器共有23=8种补偿状态。通过控制三个开关KA1，KA2，KA3的闭合，就可实现8种不同的电抗值大小，进而调整其容量以达到动态补偿系统无功的目的。
由此进行推广，当超导式变漏抗可控电抗器具有n组超导绕组时，共有2n个补偿状态；控制开关KA1，KA2，…，KAn的闭合，即有2n种不同的电抗值大小，可在多种运行方式下实现更精确的系统动态无功补偿，提高供电质量。

Claims (4)

1.一种三相超导式变漏抗可控电抗器，包括3个单相可控电抗器，其特征在于：单向可控电抗器包括铁芯、交流工作绕组、多组超导绕组和独立开关，多组超导绕组从内向外依次缠绕在铁芯上，每组超导绕组均设置有一个独立的控制开关；交流工作绕组缠绕在超导绕组的最外层。
2.根据权利要求1所述的一种三相超导式变漏抗可控电抗器，其特征在于：所述的铁芯由硅钢片制成，硅钢片的厚度为0.25mm~0.35mm，硅钢片可以是冷轧或热轧的；硅钢片可以是有向的，也可以是无向的。
3.根据权利要求1或2所述的一种三相超导式变漏抗可控电抗器，其特征在于：所述超导绕组的超导材料可以是高温超导材料，也可以是低温超导材料；可以是线材也可以是块材；超导绕组的缠绕方式可以是连续双饼结构也可以是单饼结构或螺旋圆筒结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种三相超导式变漏抗可控电抗器，其特征在于：所述交流工作绕组采用的导电材料可以是箔绕可以是线绕；交流工作绕组的绕线方式可以是连续缠绕也可以是非连续缠绕。
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