CN203761046U - 一种可控串联补偿系统 - Google Patents

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李嘉迪
吴晓腾
杨万涛
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Abstract

一种可控串联补偿系统，包括A、B、C三相电路，A、B和C三相电路结构相同，其单相电路包括：串联电容器组、阻尼装置、快速开关、限压器、晶闸管阀、阀控电抗器、电流采集器和支路开关，阀控电抗器与晶闸管阀串联后并联于串联电容器组两端，阻尼装置与快速开关串联后并联于串联电容器组两端，限压器与串联电容器组并联，电流采集器的输入端与串联电容器组和限压器的并联输出端连接，电流采集器的输出端与支路开关的输入端连接；A、B、C三相电路的支路开关的输出端并联连接。本系统结合快速真空断路器和控制电路单元，实现三相一体、三相联动，能快速有效地选择性接入使用，分合闸动作速度快，系统可靠性高，故障时可快速使系统实现退出。

Description

一种可控串联补偿系统
技术领域
本实用新型涉及一种可控串联补偿系统，属于柔性交流输电设备技术领域。
背景技术
随着水电的大量发展，电网大机组远距离输电问题突出，尤其是边远地区小水电非常多，系统动态稳定水平相对较低。因此，电网的动态稳定和安全性制约了电网的输送能力，不能充分利用电网的输电能力，这必然会影响电力系统传输的经济型和安全性。建设更高电压等级的输电线路能从根本上加强电力系统网构架结构的联系，增加电网传输能力。然而，显而易见这需要庞大投资来架设线路，这必然会占用耕地、破坏自然环境。电网输送能力主要受暂态稳定极限、动态稳定和热稳定制约。在目前FACTS技术日益成熟，而利用串联补偿装置来改善系统的动态特性、提高电网的输送能力已经非常经济方便。而目前常用的串联补偿系统为固定串联补偿，其在提高系统的暂态稳定性方面是一个经济而且有效地方法，因为它相当于减小线路的等值阻抗，可以提高系统的稳定极限。但是由于控制不灵活使它在抑制系统振荡、灵活调节系统等方面不够理想。可控串联补偿装置具有可以调节线路潮流、抑制系统振荡、提高系统稳定性等作用，适用于高压远距离输电。
发明内容
本实用新型要解决的问题是提供一种可控串联补偿系统，结合快速真空断路器和控制器，实现系统三相一体、三相联动，能快速有效地选择性接入使用，实现一系统多用途。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可控串联补偿系统，包括A、B、C三相电路，所述A、B和C三相电路结构相同，其单相电路包括：串联电容器组、阻尼装置、快速开关、限压器、晶闸管阀、阀控电抗器、电流采集器和支路开关，所述阀控电抗器与所述晶闸管阀串联后并联于所述串联电容器组两端，所述阻尼装置与所述快速开关串联后并联于所述串联电容器组两端，所述限压器与所述串联电容器组并联，所述电流采集器的输入端与所述串联电容器组和所述限压器的并联输出端连接，所述电流采集器的输出端与所述支路开关的输入端连接；A、B、C三相电路的所述支路开关的输出端并联连接。
进一步，所述快速开关为快速真空断路器。
进一步，所述晶闸管阀由两个反并联晶闸管组成。
进一步，所述限压器为金属氧化物限压器MOV。
进一步，A、B、C三相电路三相分体、三相联动。
进一步，所述串联电容器组由四台电容器通过“H”桥型接线方式组成。
进一步，还包括控制电路单元和传输单元，所述A、B和C三相电路中的快速开关、支路开关和电流采集器通过传输单元与所述控制电路单元连接。
进一步，所述传输单元为光纤。
进一步，所述阀控电抗器为电感。
串联电容器组装置采用“H”桥形接线，4只电容器参数基本相同，正常运行时“H”桥处于平衡状态，桥差回路电流接近于零。每只电容器内部都由多个带串联熔丝的小单元并联而成，若局部出现绝缘击穿，串联熔丝快速熔断将故障部分切除，但容器还可继续运行。当故障单元增加到一定程度时，“H”桥的平衡状态被破坏，桥差回路将有电流流过。
本实用新型具有的优点和积极效果是：一种可控串联补偿系统，结合快速真空断路器和控制电路单元，实现系统三相一体、三相联动，能快速有效地选择性接入使用，实现一系统多用途。快速真空断路器代替串联补偿系统中的强制火花放电间隙GAP和旁路开关，通过控制电路单元控制快速开关的迅速投切。开速开关与阻尼装置可防止金属氧化物限压器MOV装置急剧发热造成损坏。阀控电抗器可对串联电容器组放电电流和放电频率进行限制并加速其衰减。控制电路单元根据采集到的电流值对快速开关和支路开关进行投切控制。与现有技术相比，本实用新型可以更有效、更快速地进行在线监测和保护，分合闸动作速度快，系统可靠性高，故障时可快速使系统实现退出。
附图说明
图1是本实用新型的电气原理图；
图2是串联电容器组采用的“H”桥形接线图。
图中：
1、串联电容器组 2、阻尼装置 3、快速开关
4、限压器 5、晶闸管阀 6、阀控电抗器
7、电流采集器 8、支路开关
具体实施方式
如图1、2所示，一种可控串联补偿系统，包括A、B、C三相电路，所述A、B和C三相电路结构相同，其单相电路包括：串联电容器组1、阻尼装置2、快速开关3、限压器4、晶闸管阀5、阀控电抗器6、电流采集器7和支路开关8，所述阀控电抗器6与所述晶闸管阀5串联后并联于所述串联电容器组1两端，所述阻尼装置2与所述快速开关3串联后并联于所述串联电容器组1两端，所述限压器4与所述串联电容器组1并联，所述电流采集器7的输入端与所述串联电容器组1和所述限压器4的并联输出端连接，所述电流采集器7的输出端与所述支路开关8的输入端连接；A、B、C三相电路的所述支路开关8的输出端并联连接。
所述快速开关3为快速真空断路器。
所述晶闸管阀5由两个反并联晶闸管组成。
所述限压器4为金属氧化物限压器MOV。
A、B、C三相电路三相分体、三相联动。
所述串联电容器组1由四台电容器通过“H”桥型接线方式组成。
还包括控制电路单元和传输单元，所述A、B和C三相电路中的快速开关3、支路开关8和电流采集器7通过传输单元与所述控制电路单元连接。
所述传输单元为光纤。
所述阀控电抗器6为电感。
一种可控串联补偿系统，串联电容器组1是核心元件，用来补偿线路阻抗，晶闸管阀5通过控制晶闸管阀5的触发角可以达到改变线路阻抗的目的，限压器4的作用是为了避免串联电容器组1在线路故障情况下承受高电压，在电容器两端并联限压器4，从而在线路故障时限制电容器两端电压的升高。本系统中的快速开关3代替了传统串联补偿系统中的强制火花放电间隙GAP和旁路开关，通过控制电路单元控制所述快速开关3的迅速投切。所述开速开关3与阻尼装置2串联后并联于所述串联电容器组1两端，其目的是用于防止金属氧化物限压器MOV装置急剧发热造成损坏。所述阀控电抗器6可对所述串联电容器组1放电电流和放电频率进行限制并加速其衰减。所述电流采集器7采集A、B、C三相电路中的电流，并通过光纤将电流信号输送至所述控制电路单元。所述控制电路单元根据电流值对所述快速开关3和所述支路开关8进行投切控制。可控串联补偿系统具有以下运行模式：
（1）断开模式：当晶闸管阀5关闭时，该支路是断开的，这个是没有任何调节能力，相当于固定串联补偿器；
（2）旁通模式：晶闸管阀5支路完全打开，电感投入电路中，电感和电容器并联运行，但大部分电流由电感支路流过；
（3）电容调节模式：晶闸管阀5触发角为145度-180度，呈容性，且随着触发角的增大，电容值越大，可动态的控制输出值；
（4）电感调节模式：晶闸管阀5触发角为90度-140度，呈感性，且随着触发角的增大，电感支路的电流增大，可动态的控制输出值。
所述串联电容器组1装置采用“H”桥形接线，4只电容器参数基本相同，正常运行时“H”桥处于平衡状态，桥差回路电流接近于零。每只电容器内部都由多个带串联熔丝的小单元并联而成，若局部出现绝缘击穿，串联熔丝快速熔断将故障部分切除，但电容器还可继续运行。当故障单元增加到一定程度时，“H”桥的平衡状态被破坏，桥差回路将有电流流过。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种可控串联补偿系统，其特征在于：包括A、B、C三相电路，所述A、B和C三相电路结构相同，其单相电路包括：串联电容器组（1）、阻尼装置（2）、快速开关（3）、限压器（4）、晶闸管阀（5）、阀控电抗器（6）、电流采集器（7）和支路开关（8），所述阀控电抗器（6）与所述晶闸管阀（5）串联后并联于所述串联电容器组（1）两端，所述阻尼装置（2）与所述快速开关（3）串联后并联于所述串联电容器组（1）两端，所述限压器（4）与所述串联电容器组（1）并联，所述电流采集器（7）的输入端与所述串联电容器组（1）和所述限压器（4）的并联输出端连接，所述电流采集器（7）的输出端与所述支路开关（8）的输入端连接；A、B、C三相电路的所述支路开关（8）的输出端并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述快速开关（3）为快速真空断路器。
3.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述晶闸管阀（5）由两个反并联晶闸管组成。
4.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述限压器（4）为金属氧化物限压器MOV。
5.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：A、B、C三相电路三相分体、三相联动。
6.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述串联电容器组（1）由四台电容器通过“H”桥型接线方式组成。
7.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：还包括控制电路单元和传输单元，所述A、B和C三相电路中的快速开关（3）、支路开关（8）和电流采集器（7）通过传输单元与所述控制电路单元连接。
8.根据权利要求7所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述传输单元为光纤。
9.根据权利要求1所述的一种可控串联补偿系统，其特征在于：所述阀控电抗器（6）为电感。
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