CN108233802A - 一种磁控型可控并联电抗器 - Google Patents

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盖振宇
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Abstract

本发明提供了一种磁控型可控并联电抗器，包括本体和励磁系统，所述本体为三绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统，还包括整流器输出保护模块，所述整流器输出保护模块与整流器输出的直流母线相连接；所述整流器输出保护模块包括平衡电阻、测量电阻和避雷器。本发明提供的技术方案可以保障整流设备的安全，避免故障和冲击时整流器输出侧过电压损坏电气设备，提高磁控型可控并联电抗器运行的可靠性和安全性，保障磁控型可控并联电抗器在系统中发挥出无功平衡、稳定电压的功能。

Description

一种磁控型可控并联电抗器
技术领域
本发明属于电力系统设备保护领域，具体讲涉及一种磁控型可控并联电抗器。
背景技术
可控并联电抗器作为提高电力系统调控灵活性的有效手段之一，其主要作用是解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿的矛盾，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，并可有效减轻调度运行的压力，是实现超高压和特高压输电通道高效经济运行的重要工具。可控并联电抗器最集中的应用领域包括：超/特高压长距离重载线路、风电集中输送通道、水电输送通道和超/特高压紧凑型线路等。
磁控型可控并联电抗器通过改变直流励磁电流的大小改变铁心的饱和度，从而实现电抗值和容量的连续调节。励磁系统的稳定性和可靠性直接影响磁控型可控并联电抗器在系统中的运行。整流器中电力电子器件耐受电压远低于控制绕组的耐受电压，如果有故障或雷电、操作冲击传递到直流侧，会造成励磁系统的损坏，磁控型可控并联电抗器不能正常运行，对系统安全稳定运行造成危害。
因此，需要提供的一种磁控型可控并联电抗器，可以保障整流设备安全，避免故障和冲击时的过电压损坏设备，提高磁控型可控并联电抗器运行的可靠性和安全性的技术方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种磁控型可控并联电抗器。
一种磁控型可控并联电抗器，包括本体和励磁系统，所述本体为三绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统，其特征在于，所述电抗器包括整流器输出保护模块，所述整流器输出保护模块与整流器输出的直流母线相连接；所述整流器输出保护模块包括平衡电阻、测量电阻和避雷器。
进一步的，所述励磁系统包括整流单元，所述整流单元包括整流变压器和整流器。
进一步的，所述整流器与所述整流器输出保护模块连接。
进一步的，所述平衡电阻包括在直流母线正极和负极间串联的电阻R1和电阻R2，所述平衡电阻用于固定直流母线电位。
进一步的，所述测量电阻R0一端连接电阻R1和电阻R2的连接点，另一端接地，所述测量电阻的电流用于作为继电保护判断和切除故障的依据。
进一步的，所述避雷器包括在直流母线正极和负极间串联的避雷器1和避雷器2，所述避雷器1和避雷器2的连接点直接接地。
进一步的，所述避雷器用于吸收雷电过电压和操作过电压和尖峰过电压，保护励磁系统。
进一步的，所述高压侧绕组直接与系统连接。
进一步的，所述补偿绕组与滤波器或并联电容器组连接。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的技术方案通过改变直流励磁电流的大小改变铁心饱和度，从而实现电抗值和容量的连续调节。励磁系统的稳定性和可靠性直接影响磁控型可控并联电抗器在系统中的运行。整流器中电力电子器件耐受电压远低于控制绕组的耐受电压，如果有故障或雷电、操作冲击传递到直流侧，会造成励磁系统的损坏，磁控型可控并联电抗器不能正常运行，对系统安全稳定运行造成危害。
2、本发明提供的技术方案可以保障整流设备的安全，避免故障和冲击时整流器输出侧过电压损坏电气设备，提高磁控型可控并联电抗器运行的可靠性和安全性，保障磁控型可控并联电抗器在系统中发挥出无功平衡、稳定电压的功能。
附图说明
图1为磁控型可控并联电抗器电路图；
图2为整流器输出保护模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
磁控型可控并联电抗器如附图1所示，包括本体、励磁系统和整流器输出保护模块，整流变压器和整流器构成励磁系统。本体包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组。高压侧绕组是磁控型可控并联电抗器与系统直接相连的绕组。控制绕组连接励磁系统的直流侧，由直流电源供电，通过调节直流电源电压和绕组中的直流电流来改变磁控型可控并联电抗器铁心的磁饱和度，可以平滑地改变电抗器输出的容量。励磁系统为独立的整流单元，每组整流单元由整流变压器与晶闸管整流器组成。
励磁系统为控制绕组提供控制电流，分为外励磁系统和自励磁系统。除了励磁系统，补偿绕组可以连接滤波器或并联电容器组，一方面给系统提供无功功率，增大磁控型可控并联电抗器的调节范围，另一方面减少磁控型可控并联电抗器工作中产生的谐波分量，减少可控并联电抗器对系统的谐波污染，提高系统的电能质量。
系统不对称运行会造成直流母线侧产生很大的零序电压以及对地电压升高。同时系统受到雷击或电气设备操作时，传递到控制绕组两端子的雷电波峰值、传递到控制绕组两端子的操作波峰值都将高达数十kV，对励磁设备(整流器、整流变)的绝缘构成威胁，且磁控型可控并联电抗器运行中，出现雷电和操作冲击的概率远大于各种故障，因此，需将雷电和操作冲击作为整流器输出保护的重要项目。同时，在控制绕组内部存在匝间故障的可能性，如果控制绕组发生匝间故障时，整流器仍处于工作状态，晶闸管轮流导通，会在直流母线上产生脉冲形式的尖峰电压，根据分析，最严重的故障情况下，正、负母线对地的最高电压峰值超过10kV，对励磁设备(整流器、整流变)的绝缘构成威胁，必须将直流母线电压限制在励磁设备的耐压水平之下。
根据设备的保护需要，提出了一种磁控型可控高抗整流器输出保护方法，其原理如图2所示。
整流器输出保护元件中包括平衡电阻、测量电阻、避雷器。平衡电阻在磁控型可控高抗正常运行中起到固定直流母线电位的作用。测量用电阻的电流作为继电保护判断和切除故障的依据。避雷器，主要用于吸收雷电过电压和操作过电压；此外，避雷器还可吸收当控制绕组发生匝间短路时产生的尖峰过电压，保护励磁设备。
保护方案的具体配置如下：
1)平衡电阻：直流母线正极和负极之间连接电阻R1和R2，在磁控型可控高抗正常运行中起到固定直流母线电位的作用。R1和R2的连接点与地之间连接测量用电阻R0，当控制绕组发生匝间短路、两柱绕组连接处接地、控制绕组高压套管对地闪络等故障时，通过测量电阻R0上流过的电流可以为继电保护判断和切除故障提供依据；
2)直流母线正极和负极分别连接避雷器，主要用于吸收雷电过电压和操作过电压；此外，避雷器还可以吸收控制绕组发生匝间短路、两柱绕组连接处接地、控制绕组高压套管对地闪络等故障产生的尖峰过电压，提升晶闸管保护的可靠性。避雷器的动作残压需要与整流器晶闸管的反向重复电压相配合。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种磁控型可控并联电抗器，包括本体和励磁系统，所述本体为三绕组结构，包括高压侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述励磁系统包括交流侧与所述补偿绕组相连的自励磁系统和与站用电源相连的外励磁系统，其特征在于，所述电抗器包括整流器输出保护模块，所述整流器输出保护模块与整流器输出的直流母线相连接；所述整流器输出保护模块包括平衡电阻、测量电阻和避雷器。
2.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述励磁系统包括整流单元，所述整流单元包括整流变压器和整流器。
3.如权利要求2所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述整流器与所述整流器输出保护模块连接。
4.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述平衡电阻包括在直流母线正极和负极间串联的电阻R1和电阻R2，所述平衡电阻用于固定直流母线电位。
5.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述测量电阻R0一端连接电阻R1和电阻R2的连接点，另一端接地，所述测量电阻的电流用于作为继电保护判断和切除故障的依据。
6.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述避雷器包括在直流母线正极和负极间串联的避雷器1和避雷器2，所述避雷器1和避雷器2的连接点直接接地。
7.如权利要求6所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述避雷器用于吸收雷电过电压和操作过电压和尖峰过电压，保护励磁系统。
8.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述高压侧绕组直接与系统连接。
9.如权利要求1所述的一种磁控型可控并联电抗器，其特征在于，所述补偿绕组与滤波器或并联电容器组连接。
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