JP2019525703A - 二回線線路に適用する直列補償装置 - Google Patents

Abstract

本発明は二回線線路に適用できる直列補償装置を開示している。１台の直列変圧器及び一つのコンバータを含む。一つのコンバータ及び二回線送電線路はそれぞれ一台の直列変圧器の３つの巻線と接続する。本出願から提供する装置は送電系統に独立に取り付けられ、静的同期直列補償器として使われてもよく、統合電力潮流制御器、転換の静的補償器、線間潮流制御器と統合電力品質調整機として、送電系統装置の組成部分に直列に接続してもよい。該装置はコンバータの容量を節約でき、直列補償装置の応用効率を高め、コストと土地使用面積を低減できる。

Description

本発明は、フレキシブル交流電流の送電領域に関し、具体的に二回線線路に適用する直列補償装置に関する。

フレキシブル交流電流の送電システム（FACTS)の設備は直列補償装置、並列補償装置及び総合制御装置に分類される。その中で、並列補償装置は各種グレードの送電ネットワークに直接に接続できるが、直列補償装置及び総合制御装置はその一端が送電ネットワークに直列に接続する必要があるため、信頼性、柔軟性及び安全性を総合的に考慮し、その接続方法を研究する必要がある。

直列補償装置と総合制御装置の中で、静的同期直列補償器（SSSC)、統合電力潮流制御器（UPFC)、線間潮流制御器（IPFC)と転換の静的補償器（CSC)は共に系統送電能力と調節、制御能力を高めるフレキシブル送電設備であり、もう一種類の統合電力品質調整機（UPQC)は線路の電力品質を改善することができる。静的同期直列補償器を除き、その他の設備には、二つのコンバータを有し、且つ各自対応する変圧器を有し、隔離及び変圧等の機能を行う。静的同期直列補償器が一般的にその他の装置の付加運行方式とするため、同じ類に分類可能である。

現在直列補償装置または総合制御装置の直列補償端は共に変圧器と直列に接続し、送電ネットワークに接続する。わが国１１０ｋｖ及びそれ以上の送電ネットワークの殆どは二回線線路構造を採用しているため、二台直列変圧器を用い、２セットの直列補償装置をそれぞれ二回線線路に直列に接続する必要がある。そのため、土地使用面積と投資コストが増加すると共に、複数台の直列変圧器は全体の損耗を増加させる。更に多くの回線線路構造を採用する送電ネッワークに対して、コスト、土地使用及び設備損耗が直列補償装置の応用をより限定する。上記欠点を解決し、FACTSが電気ネットワークに接続する経済性を高めるために、二回線線路に適用できる直列補償装置が必要となる。

本発明の目的は、コスト、体積及び設備損耗を総合的に考慮し、FACTSが送電ネットワークに接続する経済性及び信頼性を満たせる、二回線線路に適用する直列補償装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の解決手段は以下の通りである。

二回線線路に適用する直列補償装置であって、少なくとも一つの電圧源コンバータ及び一台の三相多巻線変圧器を含み、前記多巻線変圧器の少なくとも二つの巻線はそれぞれ三相の二回線線路に直列に接続し、少なくとも一つの巻線が電圧源コンバータの三相交流側と接続する。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記多巻線変圧器の電圧源コンバータと接続する巻線は星型での直接接地、または星型での電気抵抗経由接地、または角型の接地方法を採用する。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記多巻線変圧器は三相一体の構造を採用する場合、一つの角型の安定巻線の無負荷運転を含む。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記電圧源コンバータ数量が１より多い場合、複数個のコンバータの接続方式は、全部のコンバータの交流電流側が並列に接続後、変圧器のひとつの巻線に接続する方式、複数個のコンバータがそれぞれ変圧器の複数個の巻線に接続し、各コンバータが対応的に変圧器の一つの巻線に接続する方式、また、複数個のコンバータの交流電流側がグループ分けで並列後に変圧器の複数個の巻線に接続する方式、を含むが、これらに限らない。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記コンバータと変圧器の間にサーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられるが、これらに限らない。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、バイパス装置は交流系統の相間または線間のバイパスに使用され、具体的な装置はバイパスサーキットブレーカーまたはサイリスタバルブまたはスパークギャップである。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記多巻線変圧器と送電線路の間にサーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられるが、これらに限らない。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記二回線線路が複数回路線路に広げられ、相応的に、複数回線線路が分相の直列接続モードでそれぞれ変圧器の複数個の巻線に接続する。

上記の二回線線路に適用する直列補償装置は、独立に送電系統に取り付けることもできるし、または、統合電力潮流制御器、転換の静的補償器、静的同期直列補償器、線間潮流制御器または統合電力品質調整機中の一種として、これらに限らず、送電線路装置の組成部分に直列に接続することも可能である。

上記手段を採用することにより、本発明は一台の直列変圧器のみを含み、複数の巻線によって、二回線線路の接続を実現することができる。変圧器をバルブ側の巻線と線路側の巻線の二部分に分け、正常運転時に、バルブ側の巻線の総電流（線路側に換算する）と線路側の巻線の総電流とは同じであるが、正常運転時に二回線線路の総電流はいつも２＊線路の定格電流より遥かに小さい。そのため、すべてのコンバータの総電流（線路側に換算する）を線路電流の最大可能運転の総電流に選択すればよい。また毎回の線路が一台の直列補償装置に対応することを採用するのであれば、各台直列補償装置コンバータの電流（線路側に換算する）が電路の定格電流と同じにしなければならない。二回線線路に対して、二台直列補償装置のコンバータの総電流が２＊線路定格電流と同じである。本発明を採用する場合、コンバータの総電流が２＊電路の定格電流より遥かに小さくてもよい、即ち、同じ出力電圧の前提で、本発明のコンバータの容量が通常手段の容量より小さく、直列補償装置の運転効率を高め、装置のコストを節約すると同時に、直列変圧器の土地使用面積と設備コストを節約でき、FACTSが電気ネットワークに接続性と信頼性を高められる。

図１は本発明における二回線線路に適用する直列補償装置の接続構造を示す概略図である。

図２は本発明における多巻線変圧器コンバータ側巻線の星型での直接接地方法の説明図である。

図３は本発明における多巻線変圧器コンバータ側巻線の角型接地方法の説明図である。

図４は本発明における多巻線変圧器の安定巻線付きの接地方法の説明図である。

図５は本発明における複数個のコンバータの接続の配線方式を示す簡略図である。

図６は本発明の三回線線路に広げる場合の配線方式を示す概略図である。

図７は本発明が統合電力潮流制御器組成部分としての配線構造を示す概略図である。

以下図面に基づき、本発明の技術案および有益効果をより詳しく説明する。

本発明は二回線線路に適用する直列補償装置を提供し、少なくとも一つの電圧源コンバータと一台の三相多巻線変圧器を含み、前記多巻線変圧器の少なくとも二つの巻線はそれぞれ三相の二回線線路に直列に接続し、少なくとも一つの巻線が電圧源コンバータの三相交流側と接続する。図１に示すように、一つのコンバータ、二回線送電線路はそれぞれ多巻線変圧器の三つの巻線と接続し、該装置の最小の構造を構成する。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置に関して、多巻線変圧器の電圧源コンバータと接続する巻線は星型での直接接地方法、または星型での電気抵抗経由接地方法、または角型の接続方法を採用する。図２と図３において、それぞれコンバータと巻線との接続が星型での直接接地方法と角型の接続方法を示している。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置は、多巻線変圧器が三相一体の構造を採用する場合、一つの角型の安定巻線の無負荷運転を含む。図４は一組安定巻線付きの多巻線変圧器を示している。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置として、電圧源コンバータの数量が１より多い場合、複数個のコンバータの接続方式は、全部のコンバータ交流側が並列に接続後、変圧器の一つの巻線に接続する方法、複数個のコンバータがそれぞれ変圧器の複数個の巻線に接続し、各コンバータが一つの変圧器巻線に対応に接続する方法を含むが、これらに限らない。図５に示すように、複数個のコンバータ交流側がグループ分け、並列接続後に、変圧器の複数個の巻線に接続する。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置として、コンバータと変圧器の間に、サーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられるが、これらに限らない。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置として、バイパス装置が交流系統の相間または線間バイパスとして使われ、具体的な装置はサーキットブレーカーまたはサイリスタバルブ、またはスパークギャップである。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置として、前記多巻線変圧器と送電線路の間にサーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられるが、これらに限らない。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置として、二回線線路が多回線線路に広げ、それと対応し、多回線線路が分相の直列接続方式を採用し、それぞれ変圧器の複数個の巻線に接続する。図６に示すように、三回線線路が分相直列接続方式を採用し、それぞれ変圧器の三つ線路の側巻線に接続し、コンバータ二つが並列後、電圧機の一つの巻線に接続する。

前記の二回線線路に適用する直列補償装置において、直列補償装置は、独立に送電系統に取り付けすることができるし、または、統合電力潮流制御器、転換の静的補償器、静的同期直列補償器、線間潮流制御器または統合電力品質調整機中の一種として、これらに限らず、送電線路装置の組成部分に直列に接続することも可能である。図７は統合電力潮流制御器の組成部分としての使用方法の一つを示している。

上記手段を採用後、本発明は一台の直列変圧器のみを含み、複数個の巻線で二回線線路の接続を実現した。変圧器をバルブ側の巻線と線路側の巻線の二部分に分け、正常運転時、バルブ側の総電流（線路側に換算）と線路側巻線の総電流と同じであるが、正常運転時に二回線線路の総電流が常に２＊線路の定格電流より遥かに小さい。そのため、全部のコンバータの総電流（線路側に換算する）は線路電流の最大可運転可能の総電流を選択すればよく、各回路線路が一台の直列補償装置と対応することを採用すれば、各台の直列補償装置コンバータの電流（線路側に換算する）は線路の定格電流と同等でなければならない。二回線線路に対して、二台直列補償装置のコンバータの総電流が２＊線路定格電流と同じである。また、本発明の案を採用するのであれば、コンバータの総電流が２＊線路の定格電流より遥かに小さくてもよい、即ち、同じ出力定格電圧の前提で、本案のコンバータ容量が通常の案より小さく、直列補償装置の運転効率を高め、装置のコストを節約すると共に、直列変圧器の土地使用面積と設備コストを低減し、FACTSが電気ネットに接続する経済性及び信頼性を高める。

上記実施例は本発明の技術案を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。所属領域の普通の技術者は、本領域の技術者が本発明の具体的な実施方式を修正または同等代替することが可能であり、これらの修正または変更が出願して審査待ちの特許請求の範囲内にあると理解すべきである。

Claims (9)

1. 少なくとも一つの電圧源コンバータと一台の三相多巻線変圧器を含み、前記三相多巻線変圧器の少なくとも二つの巻線がそれぞれ三相の二回線線路に直列に接続し、少なくとも一つの巻線が電圧源コンバータの三相交流側と接続することを特徴とする二回線線路に適用する直列補償装置。
2. 前記多巻線変圧器の電圧源コンバータと接続する巻線は星型での直接接地方法または星型での電気抵抗経由接地方法、または角型の接続方法を採用することを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
3. 前記三相多巻線変圧器は三相一体の構造である場合、一つの角型の安定巻線の無負荷運転を含むことを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
4. 前記電圧源コンバータ数量が１より多い場合、複数個のコンバータの接続方式が、全部のコンバータの交流側が並列接続後に、変圧器の一つの巻線に接続する方式、及び複数個のコンバータがそれぞれ変圧器の複数巻線に接続し、各コンバータが対応的に一つの変圧器の巻線に接続する方式、及び複数個のコンバータ交流側がグループ分け並列接続後に、変圧器の複数の巻線に接続する方式を含むことを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
5. 前記電圧源コンバータと三相多巻線変圧器の間にサーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられることを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
6. 前記バイパス装置は交流系統の相間または線間バイパスに用いられ、前記前記バイパス装置がバイパスサーキットブレーカーまたはサイリスタバルブ、またはスパークギャップであることを特徴とする請求項５に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
7. 前記多巻線変圧器と送電線路との間にサーキットブレーカー、ナイフスイッチ、アレスタ、バイパス装置部分または全ての設備が設けられることを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
8. 前記二回線線路が多回路線路に広げる場合、前記多回路線路が分相の直列方式でそれぞれ変圧器の複数の巻線に接続することを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。
9. 前記直列補償装置が独立に送電システムに取り付けられ、または統合電力潮流制御器、転換の静的補償器、静的同期直列補償器、線間潮流制御器または統合電力品質調整機中の一種として、送電線路装置の組成部分に直列に接続することを特徴とする請求項１に記載の二回線線路に適用する直列補償装置。