CN103683307A

CN103683307A - 新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置

Info

Publication number: CN103683307A
Application number: CN201210353874.6A
Authority: CN
Inventors: 潘政春; 李天昊
Original assignee: Hrbpattern Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Hrbpattern Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及一种使用开关变压器技术的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，属于电力电子技术领域，开关变压器技术的应用使该电路的可靠性和实用性大大提高。它能在供电线路正常时有串联电容补偿的作用，提高系统输送容量；而在线路有次同步谐振情况发生时起到次同步谐振阻尼的作用、在线路有短路故障情况发生时起到短路电流限制的作用，使串补线路输电线路稳定可靠运行。

Description

新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置

技术领域

本发明涉及一种新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，属于电力电子技术领域，它能在使用串联补偿的输电线路中消除次同步谐振，并在线路有短路情况发生时起到限制短路电流的作用，使串补电路更加实用可靠。

背景技术

1、远距离输电线的感抗比较大，感抗压降使线路终端电压降低，影响输电容量，串联电容器补偿能够抵消线路感抗的影响，能提高输电容量，降低电压波动。固定电容串补已早有应用，但是固定串补会造成次同步谐振，使发电机轴系受到损伤。

次同步谐振是由加在发电机轴系上的机械力和电网中某一低频电流反作用到轴系的电磁力相互作用产生的，其频率低于工频。线路中的这一低频电流与串补电容有关且在其上产生一个低频电压，它和电容上的工频电压同时存在，这使得工频电压正负半周期不相等，即在工频零点时串补电容上还有电压，如果能消除这一电压即能消除这一低频振荡。

过去，消除这一低频振荡的执行电路由晶闸管串联电路来承坦，因而可靠性低、实用性差，阻尼器的应用还很少。

2、电网的互联使电网短路容量大增，造成短路故障开断的很大困难；串补技术的应用也会产生这样的问题；当前10KV以上电压等级电网的短路故障切除尚未取得突破，而系统短路故障的快速切除对电网稳定又是非常重要的。

近年来国外已有将串补和限流结合起来的串补限流器，由于在高压电路中使用了晶闸管串联电路，因此可靠性低、实用性差，尚未得到普及应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用开关变压器技术的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置以解决上述可靠性低、实用性差的问题。开关变压器技术实质上就是把变压器和电力电子器件相结合，构成一个耐高压、大电流的电力电子开关模块，在电路中使之与串补电容器并联。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，包括运行断路器K1、串补电容器C、限流电抗器L、开关变压器TK、晶闸管SCR、隔离开关K2、K3、过压抑制器ZnO、旁路开关K4；所述开关变压器TK原边绕组的左端接一只隔离开关K2，开关变压器TK原边绕组的右端接另一只隔离开关K3；开关变压器TK付边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管SCR；二台隔离开关K2、K3的另一端分别接于串补电容器C的二端；过压抑制器ZnO、旁路开关K4亦接于串补电容器C的二端；主电路中运行断路器K1、限流电抗器L与串补电容器C三者串联。

所述新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置的控制系统采用可编程序控制器PLC或工控计算机COM控制系统，与其构成闭环控制的电压传感器PT和电流传感器CT按需要配置。

当线路传输功率较大时，可采取多副绕组开关变压器的方法来解决，还可采取开关变压器模块并用的方法来解决。

当控制系统检测有次同步谐振发生时，串补电容上有过零电压，在长半周期的工频零点使电容放电，这样即可消除次同步谐振；当控制系统检测有短路发生时，开关变压器使串补电容器短接，限流电抗器限制了短路电流的大小，使运行断路器有能力开断电路。

上述功能使串联补偿电路安全可靠的运行，使输电容量的提升更加安全稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1是新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置的主电路图。

图2是采用了由二台二绕组开关变压器模块并用、工控计算机COM控制系统构成的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置。

具体实施方式

采用开关变压器TK技术的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置如图1所示：包括运行断路器K1、串补电容器C、限流电抗器L、过压抑制器ZnO、旁路开关K4、开关变压器TK、晶闸管SCR、隔离开关K2和K3；所述开关变压器TK原边绕组的左端接隔离开关K2，开关变压器TK原边绕组的右端接隔离开关K3；开关变压器TK付边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管SCR；二台隔离开关K2、K3的另一端分别接于串补电容器C的二端；过压抑制器ZnO、旁路开关K4亦接于串补电容器C的二端；运行断路器K1、限流电抗器L与串补电容器C三者串联；电流传感器CT、电压传感器PT1和PT2与可编程序控制器PLC构成闭环控制系统。

正常运行时，开关变压器TK处断开状态，，L、C的合成阻抗呈容性以补偿线路电感，提高系统输送容量；当可编程序控制器PLC控制系统通过电压传感器PT1、PT2检测到有次同步谐振发生时，开关变压器TK在电源电压零点处短时导通以短路C，使电容两端的电压回零，限制了次同步谐振的发生；短路故障时，开关变压器TK在故障发生后5ms导通以短路C，使L起限流作用，在大大限制短路电流而继电保护系统又能正常发短路保护命令的状态下由运行断路器K1切除故障线路； ZnO用于抑制过电压。

该新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置能有效改善传输系统的稳定性，提高系统输送容量。

图2的控制原理与上述相同。

这里控制装置采用工控计算机COM控制系统，电力电子器件采用全控器件IGCT。因线路传输容量较大，故采取多副绕组开关变压器的方法和开关变压器模块并用的方法来解决。

上述描述的只是该发明的几种具体实施方式，各种举例说明不对发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后对前述的具体实施方式所做的修改或变形，都不背离发明的实质和范围。

Claims

1.一种新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，包括运行断路器K1、串补电容器（C）、限流电抗器L、过压抑制器（ZnO）、旁路开关（K4），其特征在于，还包括开关变压器（TK）、晶闸管（SCR）、隔离开关（K2、K3）；所述开关变压器（TK）原边绕组的左端接隔离开关（K2），开关变压器（TK）原边绕组的右端接隔离开关（K3）；开关变压器（TK）付边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管（SCR）；二台隔离开关（K2、K3）的另一端分别接于串补电容器（C）的二端；过压抑制器（ZnO）、旁路开关（K4）亦接于串补电容器（C）的二端。

2.主电路中运行断路器（K1）、限流电抗器（L）与串补电容器（C）三者串联。

3.根据权利要求1所述的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，其特征在于，其控制系统采用可编程序控制器（PLC）或工控计算机（COM）控制系统，电压传感器（PT1、PT2）和电流传感器（CT）与其构成闭环控制系统。

4.根据权利要求1所述的新式串补线路次同步谐振阻尼和短路电流限制装置，其特征在于，当线路传输功率较大时，可采取多副绕组开关变压器的方法来解决，还可采取开关变压器模块并用的方法来解决，其电力电子器件晶闸管（SCR）也可更换为全控器件（IGCT）。