CN110168910A - 用于无功功率补偿的布置 - Google Patents

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Abstract

在所提出的解决方案中，利用包括至少一个变压器（3）和至少一个无功功率补偿器（4）的布置来补偿与输电线路（1）相关的无功功率。至少一个无功功率补偿器包括电压源转换器和投切元件。例如，投切元件可以是晶闸管投切电容器和/或晶闸管投切电抗器。电压源转换器可以以线性或无级方式提供无功功率。变压器是三绕组变压器，该三绕组变压器具有可连接到输电线路（1）的高压侧（3b）、连接到电压源转换器的第一低压侧（3b）以及连接到投切元件的第二低压侧（3c）。

Description

用于无功功率补偿的布置
技术领域
本发明涉及用于与输电线路相关的无功功率补偿的布置。
发明内容
本发明的目的是要提供用于与输电线路相关的无功功率补偿的新颖和改进的布置。
本发明的特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中公开了本发明的实施例。
在所提出的解决方案中，利用包括至少一个变压器和至少一个无功功率补偿器的布置来补偿与输电线路相关的无功功率。至少一个无功功率补偿器包括电压源转换器和投切元件（switched element）。例如，投切元件可以是晶闸管投切电容器和/或晶闸管投切电抗器。电压源转换器可以以线性或无级方式提供无功功率。变压器是三绕组变压器，该三绕组变压器具有可连接到输电线路的高压侧、连接到电压源转换器的第一低压侧以及连接到投切元件的第二低压侧。因为变压器包括两个次级，所以优化第一和第二低压侧的电压等级是有可能的。因此，第一低压侧的电压等级可以与第二低压侧的电压等级不同，由此电压源转换器和投切元件二者都可以布置成使得它们位于优化的电压等级上。此外，变压器耦合电抗在第一低压侧和第二低压侧之间提供阻尼，由此由投切元件的投切所引起的瞬态（transient）不会以有害的方式影响电压源转换器操作。此外，优化高压侧和第一低压侧之间的变压器阻抗以及高压侧和第二低压侧之间的变压器阻抗是有可能的，使得避免投切元件和网络阻抗之间的谐振，但同时高压侧和第一低压侧之间的阻抗可以是低的，使得与电压源转换器相关的电压波动是低的。
附图说明
在下文中，参考附图借助于实施例将更详细地描述本发明，其中：
图1示意性地示出了用于无功功率补偿的布置。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于与输电线路1相关的无功功率补偿的布置。输电线路1可以是例如高压网络的输电线路。例如，输电线路的电压等级通常可以是115 kV、230 kV或380 kV。
用于无功功率补偿的布置2包括变压器3和无功功率补偿器4。变压器3是三绕组变压器。无功功率补偿器4包括电压源转换器（VSC）5和投切元件。投切元件可以包括由参考数字6表示的晶闸管投切电容器（TSC）和/或晶闸管投切电抗器（TSR）。投切元件还可以包括机械投切电抗元件（MSRE）7。
电压源转换器VSC以线性/无级方式提供无功功率补偿。电压源转换器VSC的功率范围由投切元件来扩展。因此，通过提供 +- 200 MVAr VSC和 + 200 MVAr TSC，实现了具有 + 400 MVAr至 - 200MVAr操作范围的补偿器。
布置2可以包括VSC母线，由此电压源转换器VSC连接到VSC母线。布置2还可以包括开关母线（switch bush）9。晶闸管投切电容器、晶闸管投切电抗器和机械投切电抗元件连接到开关母线9。
当布置2在使用时，三绕组变压器3的高压侧3a连接到输电线路1的公共耦合点（PCC）。三绕组变压器3的第一低压侧3b连接到VSC母线8。三绕组变压器3的第二低压侧3c连接到开关母线9。
三绕组变压器3具有三个不同的电压等级。高压侧3a的电压等级是公共耦合点PCC的电压等级。根据实施例，例如，高压侧3a的电压等级可以是380 kV。
第二电压等级是第一低电压侧3b的电压等级，该电压等级是VSC母线8的电压等级。根据实施例，例如，当高压侧3a的电压等级是380 kV时，VSC母线8的电压等级可以是36kV。
第三电压等级是第二低电压侧3c的电压等级，该电压等级是开关母线9的电压等级。根据实施例，例如，当高压侧3a的电压等级是380 kV并且VSC母线8的电压等级是36 kV时，开关母线9的电压等级可以是24 kV。
对于需要不同电压等级的原因在于，电压源转换器VSC包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）。IGBT的最佳电压不同于晶闸管的最佳电压等级。在所提出的解决方案中，可以优化VSC和TSR/TSC两者的电压等级。因此，VSC母线的电压等级可能相当高。与VSC母线相关的相当高的电压等级提供了以下优点：可以最小化对并联连接的VSC的数量的需要。
投切元件的投切引起将影响VSC操作的瞬态。在所提出的解决方案中，变压器耦合电抗在第二低压侧3c和第一低压侧3b之间提供阻尼。因此，投切瞬态不会以有害的方式影响VSC。
投切元件可以具有与网络阻抗有关的谐振点。通过调节连接的变压器阻抗，可以很容易地避免这种谐振。通常变压器阻抗被调节得相当高。
为了降低VSC母线8的电压波动，有利的是，高压侧3a和第一低压侧3b之间的变压器阻抗是相当低的。当VSC母线中的电压波动低时，VSC模块的数量也是小的。
根据实施例，高压侧3a和第一低压侧3b之间的阻抗是10％，高压侧3a和第二低压侧3c之间的阻抗是20％，并且第一低压侧3b和第二低压侧3c之间的阻抗是55％。
对于本领域技术人员将显而易见的是，随着技术进步，本发明概念可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (6)

1.一种用于与输电线路（1）相关的无功功率补偿的布置，所述布置包括：
至少一个变压器（3）；以及
至少一个无功功率补偿器（4），所述至少一个无功功率补偿器（4）包括:
电压源转换器（VSC）；以及
投切元件，
其中所述变压器（3）是三绕组变压器，所述三绕组变压器具有可连接到所述输电线路（1）的高压侧（3a）、连接到所述电压源转换器（VSC）的第一低压侧（3b）以及连接到所述投切元件的第二低压侧（3c）。
2.如权利要求1所述的布置，其中所述布置包括在所述第一低压侧（3b）和所述电压源转换器（VSC）之间的VSC母线（8）以及在所述第二低压侧（3c）和所述投切元件之间的开关母线（9）。
3.如权利要求1或2所述的布置，其中所述第一低压侧（3b）的电压等级不同于所述第二低压侧（3c）的电压等级。
4.如前述权利要求中的任一项所述的布置，其中所述电压源转换器（VSC）包括绝缘栅双极晶体管。
5.如前述权利要求中的任一项所述的布置，其中所述投切元件包括晶闸管投切电容器（TSC）和/或晶闸管投切电抗器（TSR）。
6.如前述权利要求中的任一项所述的布置，其中在所述高压侧（3a）和所述第一低压侧（3b）之间的所述变压器（3）的阻抗低于在所述高压侧（3a）和所述第二低压侧（3c）之间的所述变压器（3）的阻抗。
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