CN205724855U - 一种串联补偿零损耗限流一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种串联补偿零损耗限流一体化系统，包括安装在配电柜中的串联补偿电容器、限流电抗器、放电保护系统、智能保护系统和智能控制系统；所述串联补偿电容器用于补偿电路中的感抗，所述限流电抗器用于限制电路中的短路电流，所述放电保护系统用于串联补偿电容器短接保护后释放其电能，所述智能保护系统用于保护串联补偿电容器不被烧坏，所述智能控制系统用于控制限流电抗器的投退。本实用新型结构简单、安全可靠，既能在短路时限制短路电流，又可以通过串联补偿电容器，以补偿线路的分布感抗，提高系统的稳定性，改善线路的电压质量，又能加大送电距离和增大输送能力，提高了电能的综合利用率。

Description

一种串联补偿零损耗限流一体化系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统配电设备限流技术领域，具体涉及一种串联补偿零损耗限流一体化系统。

背景技术

随着经济的发展，电负荷也随之急剧的增长，中高压长距离输电线路带来的电压质量问题逐渐暴露出来。对于人口密度较小的地区，供电半径较大，输电线路普遍较长。在早期负荷较轻的情况下，受端电压尚可满足使用需求；但随着社会进步和经济发展，重负载用户不断增加，负荷电流在线路上的压降明显加大，造成对负荷的供电电压质量严重超标，负荷高峰时有的线路末端电压只有额定电压的80%，导致附近的工业和居民用电设备不能正常运行，直接影响了该地区人民的生产和生活。

众所周知电力系统发生短路故障时，短路电流一般为额定电流几十倍，甚至上百倍，随着电负荷的急剧增长，不断增大的短路电流对电力系统电气设备的冲击越来越大；同时，现有的断路器的开断能力已难以满足开断巨大短路电流。因此为解决这一重大难题，限流电抗器被串接回路中的方式广泛应用在电力系统输配电系统中。限流电抗器串联在回路中虽可限制短路电流强度，减小短路电流对电力系统中电气设备的冲击，以及维持母线电压，避免短路故障的进一步扩大。但串联限流电抗器却有很多不足之处，首先，限流电抗器串联回路中产生巨大的无功损耗也给用户造成很大的经济负担；其次，在选取限流电抗器的电抗值时，往往存在着满足限制短路电流的要求后，额定电流下用户端电压过低的矛盾。电力系统输配电网的长距离输送过程中，输电线路也会产生感抗，实质上已等同形成了一种隐形、潜在的串接用户负载回路中的电抗器，同样造成用户端电压降低，同时又有较大的无功损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种串联补偿零损耗限流一体化系统，该系统结构简单、安全可靠，既可以通过串联补偿电容器，以补偿线路的分布感抗，提高了系统的稳定性，改善线路的电压质量，加大送电距离和增大输送能力，从而提高了电能的综合利用率。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：包括安装在配电柜中的串联补偿电容器、限流电抗器、放电保护系统、智能保护系统和智能控制系统；所述串联补偿电容器用于补偿电路中的感抗，所述限流电抗器用于限制电路中的短路电流，所述放电保护系统用于串联补偿电容器短接保护后释放其电能，所述智能保护系统用于保护串联补偿电容器不被烧坏，所述智能控制系统用于控制限流电抗器的投退。

所述放电保护系统包括限流阻尼器和氧化锌非线性电阻，所述限流阻尼器的输入端与所述串联补偿电容器的进线端相连，其输出端经氧化锌非线性电阻与串联补偿电容器的出线端相连。

所述限流阻尼器由电感L和电阻R并联组成。

所述智能保护系统包括并联在串联补偿电容器两端的高速涡流开关，所述高速涡流开关通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。

所述智能保护系统还包括并联在串联补偿电容器两端的双向可控硅。

所述智能控制系包括并联在限流电抗器两端的支路开关，所述支路开关通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。

所述高速涡流开关为真空灭弧断路器。

所述支路开关为真空灭弧断路器。

由上述技术方案可知，本实用新型结构简单、安全可靠，既能通过串联补偿电容器，以补偿线路的分布感抗，提高系统的稳定性，改善线路的电压质量，加大送电距离和增大输送能力，提高了电能的综合利用率。负载回路中串接的限流电抗器通过智能控制系统控制其投退，使得在正常供电运行状态下，限流电抗器被支路开关短接，无论负载如何变化，使用户负载端电压等于母线电压。限流电抗器被支路开关短接后，不会给用户造成任何的经济负担，在额定运行状态下，实现限流电抗器零损耗的经济目的。当电力系统发生短路故障时，控制器通过快速算法判断出短路故障，立即向高速涡流开关发出合闸命令，高速涡流开关能在2毫秒以内迅速合闸，快速投入限流电抗限制短路电流；确保限流电抗器能有效限制短路电流的强度，减小短路电流对电力系统中电气设备的冲击，避免短路故障的进一步扩大。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实施例的串联补偿零损耗限流一体化系统，包括安装在配电柜中的串联补偿电容器1、限流电抗器2、放电保护系统、智能保护系统和智能控制系统；该串联补偿电容器1的容值选择需根据线路中的感抗进行选择，以补偿电路中的感抗，限流电抗器2用于限制电路中的短路电流，放电保护系统用于串联补偿电容器1短接保护后释放其电能，智能保护系统用于保护串联补偿电容器1不被烧坏，智能控制系统用于控制限流电抗器2的投退。

放电保护系统包括限流阻尼器3和氧化锌非线性电阻4，限流阻尼器3的输入端与串联补偿电容器1的进线端相连，其输出端经氧化锌非线性电阻4与串联补偿电容器1的出线端相连。该限流阻尼器3，用于限制串联补偿电容器1短接保护后电能释放冲击电流，防止串联补偿电容器1由于过流而损坏。该氧化锌非线性电阻4，能够在串联补偿电容器短接保护后，迅速吸收串联补偿电容器1释放的电能，确保把串联补偿电容器1的端电压控制在额定安全运行范围内，确保串联补偿电容器1能长期有效的安全运行。所以串联补偿电容器1两端电压能够限制在一个较低的水平，这样串联补偿容器1的容量可以极大的缩减，其造价自然会大幅降低，同时设备的体积得到了有效的控制，能大幅降低整套设备造价，同时设备的体积得到了有效的控制，可以实现在系统中进行多点补偿，能够完全有效的解决电力系统长距离重负荷输电的电压质量问题。本实施例中，该限流阻尼器3由电感L和电阻R并联组成。

智能保护系统包括并联在串联补偿电容器1两端的高速涡流开关5和双向可控硅6，该高速涡流开关5通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。当线路中出线短路故障时，控制器立即控制高速涡流开关5合闸，能有效防止串联补偿电容器1因过压而损坏。本实例中高速涡流开关5为涡流驱动，真空灭弧室灭弧断路器。

智能控制系包括并联在限流电抗器2两端的支路开关7，支路开关7通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。当电路正常运行时，该支路开关7处于闭合状态，以将限流电抗器2进行短接，避免线路中限流电抗器2带来的损耗，不会给用户造成任何的经济负担，在额定运行状态下，实现限流电抗器零损耗的经济目的；当线路发生短路故障时，支路开关7断开，限流电抗器2投入运行，确保限流电抗器2能有效限制短路电流的强度，减小短路电流对电力系统中电气设备的冲击，避免短路故障的进一步扩大。本实施例中，该支路开关7采用涡流驱动，真空灭弧室灭弧断路器。

工作原理如下：当线路发生短路故障时，线路电流超过正常运行允许范围时，高速涡流开关5快速将串联补偿电容器1短接，确保串联补偿电容器1的安全；同时把限流电抗器2串联回路中，使限流电抗器2能有效限制短路电流的强度，减小短路电流对电力系统中电气设备的冲击，避免短路故障的进一步扩大。当串联补偿电容器1的端电压超过可双向控硅6导通电压时，该双向可控硅6导通，从而把串联补偿电容器1短接，防止串联补偿电容器1因过压而损坏；当串联补偿电容器1被保护后，放电保护系统立即对串联补偿电容器放电，释放串联补偿电容器1内的电能；当双向可控硅2通过的电流小于续流电流时，双向可控硅6立即断开，此时高速涡流开关5合闸，该串联补偿电容器1由高速涡流开关5保护；当短路故障切除后，线路电流返回正常值时，控制器发出分闸命令，高速涡流开关5断开，使串联补偿电容器1投入线路运行。

本实用新型结构简单、安全可靠，既能通过串联补偿电容器，以补偿线路的分布感抗，提高系统的稳定性，改善线路的电压质量，加大送电距离和增大输送能力，提高了电能的综合利用率。在线路发生故障时，通过高速涡流开关5和并联在串联补偿电容器1两端的双向可控硅6，快速短接串联补偿电容器1。通过双向可控硅6和高速涡流开关5实现对串联补偿电容器1的双重保护，防止串联补偿电容器1因过压而损坏。放电保护系统针对线路出现过流时，串联补偿电容器1被短接后，释放串联补偿电容器1内的电能，确保串联补偿电容器1正常安全运行；同时又能在电力系统发生短路故障时，限制短路电流的强度，大大减小短路故障对电力系统中电气设备的危害，同时避免了为满足短路电流最大值的要求后，额定电流下用户端电压过低的矛盾。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：包括安装在配电柜中的串联补偿电容器（1）、限流电抗器（2）、放电保护系统、智能保护系统和智能控制系统；所述串联补偿电容器（1）用于补偿电路中的感抗，所述限流电抗器（2）用于限制电路中的短路电流，所述放电保护系统用于串联补偿电容器（1）短接保护后释放其电能，所述智能保护系统用于保护串联补偿电容器（1）不被烧坏，所述智能控制系统用于控制限流电抗器（2）的投退。

2.根据权利要求1所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述放电保护系统包括限流阻尼器（3）和氧化锌非线性电阻（4），所述限流阻尼器（3）的输入端与所述串联补偿电容器（1）的进线端相连，其输出端经氧化锌非线性电阻（4）与串联补偿电容器（1）的出线端相连。

3.根据权利要求2所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述限流阻尼器（3）由电感L和电阻R并联组成。

4.根据权利要求1所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述智能保护系统包括并联在串联补偿电容器（1）两端的高速涡流开关（5），所述高速涡流开关（5）通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。

5.根据权利要求4所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述智能保护系统还包括并联在串联补偿电容器（1）两端的双向可控硅（6）。

6.根据权利要求1所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述智能控制系包括并联在限流电抗器（2）两端的支路开关（7），所述支路开关（7）通过安装在配电柜中的控制器控制其开断。

7.根据权利要求4所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述高速涡流开关（5）为真空灭弧断路器。

8.根据权利要求6所述的串联补偿零损耗限流一体化系统，其特征在于：所述支路开关（7）为真空灭弧断路器。