专利名称：三台旁路断路器串联的超/特高压分段串联电容补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统灵活交流输电领域，涉及一种三台旁路断路器串联的超/特 高压分段串联电容补偿装置。具体涉及利用三台旁路断路器串联组合来转移负荷电流并实 现防误闭锁，解决在超/特高压分段串联补偿装置中存在的旁路隔离开关转移电流超标问 题。
背景技术：
全球一次能源和电力负荷在地理位置上的分布存在很大差异，这一差异在我国表 现的尤为突出。随着经济发展，能源供给与电力消费间的供需矛盾日趋严重，远距离、大容 量、跨区域输电能够有效缓解电力供需矛盾，成为现代电力系统最重要的特征之一，但同时 也对电网的输电能力提出了更高的要求。交流输电系统的串联电容补偿技术(简称串补)是将电力电容器串联于交流输 电线路中，补偿交流输电线路的部分感性阻抗，从而达到增加线路输送容量、提高系统稳定 性、降低网损、节约投资等目的。在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，其输 送能力受到越来越多的限制，而串补是解决这个问题、提高超/特高压输电线路送电能力 的重要手段之一，具有非常巨大的经济价值，目前在世界各国电力系统中获到了广泛的应 用。我国已经形成以500kV输电线路为主的超高压电网架构，750kV超高压输电线路 即将成为西北电网的主干网架。超高压输电线路承担着日益繁重的输电任务，发挥着巨大 的经济效益，但随着输电距离和输电容量的增加，超高压电网的输送能力和稳定水平亟待 提高。特高压输电技术是世界电力科技领域的前沿技术，特高压输电能够提高输送容量，增 加经济输电距离，在减少输电损耗、节约线路走廊占地、节省工程投资等方面也具有明显优 势，未来我国将形成以特高压电网为主干的坚强电网结构。我国的超/特高压电网在输送 距离上一般大于国外的超/特高压系统，输送容量也十分可观。因此，我国在建设超/特高 压输电系统时，需要采用串联电容补偿装置，以便提高输送能力，充分发挥超/特高压系统 设备投资的经济效益。大容量500kV串补装置、750kV串补装置和特高压串补装置，具有额定电流大、电 压等级高、容量大等特点，串补装置在设计上存在一定的特殊性，分段串补的形式经常被采 用。在投退串补时，常规旁路隔离开关的转移电流能力已经不能满足要求，有必要结合分段 串补的特点，采取措施解决这一问题。串联电容补偿装置通常采用旁路隔离开关和串补保护用旁路断路器配合的方式 进行投入和退出操作，但对于容量更大的超/特高压串联电容补偿装置，由于其具有额定 电流大、阻尼装置电感值大等特点，常规旁路隔离开关的转移电流能力已经不能满足要求。 一种解决了转移电流超标问题的方案是旁路隔离开关并联旁路断路器的分段串补主电路 方案，但该方案在串补装置运行时如果与旁路隔离开关并联的旁路断路器误合，会导致电 容器组直接放电而引起的电容器组、隔离开关损坏甚至爆炸等非常严重的后果。而本发明
3所设计的主电路结构不存在由于断路器误合导致的电容器组直接放电的危险，既解决了转 移电流超标问题，同时又具备极强的防误功能。国内外未见相同或类似于本发明所提三台旁路断路器串联的超/特高压分段串 联电容补偿装置。
发明内容
本发明针对分段串补装置的特点，提出一种新型超/特高压分段串联电容补偿装 置结构，通过新增的一台旁路断路器和已有的两台旁路断路器进行串联组合，实现了串补 投退时的电流转移功能，大大降低了对旁路隔离开关转移电流能力的要求，并具有优异的 防误特性，解决了在超/特高压分段串联电容补偿装置中存在的旁路隔离开关转移电流超 标问题。本发明提出了一种三台旁路断路器串联的超/特高压分段串联电容补偿装置，每 段串联电容补偿装置包括串联电容器组、金属氧化物限压器、火花间隙、阻尼装置和旁路断 路器，其中串联电容器组和金属氧化物限压器并联，火花间隙和旁路断路器并联后与阻尼 装置串联；旁路隔离开关、平台隔离开关和用于投入和退出串联电容补偿装置的第三台旁 路断路器为共用设备，该分段串联电容补偿装置中的两段串联电容器组直接通过导线相 连，第三台旁路断路器与分段串补的两台旁路断路器直接串联组合，不改变原有分段串补 其他设备的连接方式；第三台旁路断路器连接在分段串补的两台旁路断路器之间，构成由 三台旁路断路器串联组成的电流转移支路，实现了分段串联补偿装置投入和退出时的电流 转移功能。其中的电流转移功能由三台旁路断路器串联组合实现。其中，投入串联电容补偿装置时，线路电流先从旁路隔离开关支路转移到由三台 断路器串联构成的电流转移支路，然后再转移到串联电容器组支路；退出串联电容补偿装 置时，线路电流先从串联电容器组支路转移到由三台断路器串联构成的电流转移支路，然 后再转移到旁路隔离开关支路。其中，用于投入和退出串联电容补偿装置的第三台旁路断路器仅当另外两台旁路 断路器均处于合位且两段串联电容补偿装置均没有保护动作时才允许进行合闸操作，否则 第三台旁路断路器的合间命令将不予执行。其中，平台隔离开关和/或旁路隔离开关可带有接地开关。本发明技术方案的优点是1.本发明所设计的主电路结构简单新颖，仅通过增加了一台旁路断路器就解决了 旁路隔离开关转移电流超标问题，具有很强的实用性。2.本发明所提出的串补装置投退顺序简单清晰，符合常规运行操作习惯。3.本发明所提出的方案设备数量少、占地面积小，不存在运行损耗增加、噪音和发 热等问题，整体成本低。4.本发明所提出的主电路结构具有极强的防误功能，即使两台断路器同时误动也 不存在事故风险。5.本发明所提出的方案具备电气防误闭锁功能，进一步增强了装置运行安全可靠 性。
为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式
的描述，下面给出与 本发明相关的
如下图1是三台旁路断路器串联的分段串补主电路结构示意图。图2是三台旁路断路器串联的分段串补投退顺序示意图。图3是旁路隔离开关并联旁路断路器的分段串补主电路结构示意图。图4是两台旁路断路器误合时电流回路示意图。图5是防误电气闭锁逻辑图。
具体实施例方式图1所示为三台旁路断路器串联的分段串补主电路结构示意图，为了便于说明， 图中隔离开关所带的接地开关没有画出，C1、M0V1、GAP1、D1、CB1构成了串补1段，C2、M0V2、 GAP2、D2、CB2构成了串补2段。其中，Line 串补装置所在线路；Gl 旁路隔离开关；G2、G3 平台隔离开关；Cl、C2 串联电容器组；MOVU M0V2 金属氧化物限压器，分别用于保护C1、C2 ；GAP1、GAP2 火花间隙，分别用于保护Cl、MOVl和C2、M0V2 ；CB1、CB2 旁路断路器，分别用于需要时将Cl、C2旁路或重新投入；D1、D2:阻尼装置；CB3 旁路断路器，用于和CB1、CB2共同组成电流转移支路。常规分段串补装置的投入和退出操作由CB1、CB2和Gl配合实现，这就要求Gl的 转移电流能力大于串补装置额定电流，Gl允许的断口电压大于阻尼装置两端的电压。但是 对于大容量的500kV串补装置、750kV串补装置和特高压串补装置，由于串补装置额定电流 和阻尼装置电感值都很大，阻尼装置两端电压也很大，对Gl转移电流和断口电压的能力要 求已经超过国家标准对于常规隔离开关的要求，仅采用CB1、CB2和Gl配合的方式将不能实 现对串补装置的投退操作，强行操作Gl将导致开关烧毁等严重设备事故。本发明提出的超 /特高压分段串联电容补偿装置结构，利用了旁路断路器能转移大电流、断口电压很高的特 性，将新增的CB3和CB1、CB2进行串联组合，既实现了串补装置投退时的电流转移功能，又 具备极强的防误闭锁功能，大大降低了对Gl转移电流能力的要求。图2给出了三台旁路断路器串联的分段串补投退顺序示意图，Il 14分别代表了 不同操作步骤时线路电流的流通路径。其中，Il表示线路电流流经G1，12表示线路电流流 经G2、Cl、C2、G3，13表示线路电流流经G2、CB1、D1、D2、CB2、G3，14表示线路电流流经G2、 CB1、CB3、CB2、G3。串补装置投入运行的操作步骤如下串补初始处于退出状态，即Gl合位，G2、G3分位，CBU CB2合位，CB3合位，线路电 流流流通路径为Ii ；
5
先合G2、G3，再分Gl，线路电流从流通路径Il转移到14 ；分CB3，线路电流从流通路径14转移到13 ；分CB1、CB2，线路电流从流通路径13转移到12，串补装置完成投入操作。串补装置退出运行的操作步骤如下串补初始处于投入状态，即Gl分位，G2、G3合位，CBU CB2分位，CB3分位，线路电 流流通路径为12 ；合CB1、CB2，线路电流从流通路径12转移到13 ；经延时后合CB3，线路电流从流通路径13转移到14 ；先合G1，再分G2、G3，线路电流从流通路径14转移到II，串补装置完成退出操作。本发明所设计的主电路结构不存在由于单台旁路断路器(CB1、CB2或CB3)误合导 致电容器组直接放电的危险，装置运行安全可靠。从图1可以看出，串补装置运行时若CBl 或CB2误合，电容器组将经过各自的阻尼装置放电，不会导致电容器组直接短路放电，而 CB3误合也不会形成电容器组放电回路。与图3所示的旁路隔离开关并联旁路断路器的分 段串补主电路方案相比，虽然该方案也解决了转移电流问题，但如果在串补装置运行时CB3 误合，电容器组将经过由G3、CB3和G2构成的15回路直接放电，将可能导致电容器组、隔离 开关损坏甚至爆炸等非常严重的后果。本发明所设计的主电路结构不存在由于CB1、CB2和CB3中任意两台断路器同时误 合导致电容器组直接放电的危险，而三台旁路断路器同时误合的概率在工程应用中不予考 虑，因此该主电路具备极强的防误功能。图4给出了两台旁路断路器误合时电流回路示意 图，如果CBl和CB2同时误合，电容器组将经过各自的阻尼装置放电，不会导致电容器组直 接短路放电。如果CBl和CB3同时误合，Cl将经过16回路(流经D1、CB1)和17回路(流 经D2、CB3、CBl)有阻尼放电，C2继续正常工作，不会发生电容器组直接短路放电的事故。 上述分析结论还适用于如下工况CB2和CB3同时误合、串补1段保护动作时CB3发生误合、 串补2段保护动作时CB3发生误合。本发明所提出的方案具备电气防误闭锁功能，图5所示的防误电气闭锁逻辑图 中，HK3表示CB3的合闸命令，HJ3为CB3的合闸继电器，冊1、冊2为CB1、CB2的合位节点， BHUBH2表示串补1段、串补2段保护动作。CB3仅当CBl和CB2均处于合位且串补1段和 串补2段均没有保护动作时才允许进行合闸操作，否则CB3的合闸命令将不予执行，进一步 增强了装置运行可靠性。 上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型 和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以 理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上 的发明权利要求书及其同等物限制。
权利要求
一种三台旁路断路器串联的超/特高压分段串联电容补偿装置，每段串联电容补偿装置包括串联电容器组、金属氧化物限压器、火花间隙、阻尼装置和旁路断路器，其中串联电容器组和金属氧化物限压器并联，火花间隙和旁路断路器并联后与阻尼装置串联；旁路隔离开关、平台隔离开关和用于投入和退出串联电容补偿装置的第三台旁路断路器为共用设备，其特征在于该分段串联电容补偿装置中的两段串联电容器组直接通过导线相连，第三台旁路断路器与分段串补的两台旁路断路器直接串联组合，不改变原有分段串补其他设备的连接方式；第三台旁路断路器连接在分段串补的两台旁路断路器之间，构成由三台旁路断路器串联组成的电流转移支路，实现了分段串联补偿装置投入和退出时的电流转移功能。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于其中的电流转移功能由三台旁路断路器串 联组合实现。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于投入串联电容补偿装置时，线路电流先从旁 路隔离开关支路转移到由三台断路器串联构成的电流转移支路，然后再转移到串联电容器 组支路；退出串联电容补偿装置时，线路电流先从串联电容器组支路转移到由三台断路器 串联构成的电流转移支路，然后再转移到旁路隔离开关支路。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于用于投入和退出串联电容补偿装置的第三 台旁路断路器仅当另外两台旁路断路器均处于合位且两段串联电容补偿装置均没有保护 动作时才允许进行合闸操作，否则第三台旁路断路器的合闸命令将不予执行。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于平台隔离开关和/或旁路隔离开关可带有 接地开关。
全文摘要
本发明提供了一种新型超/特高压分段串联电容补偿装置，通过新增的一台旁路断路器和已有的两台旁路断路器进行串联组合，实现了串补投退时的电流转移功能，大大降低了对旁路隔离开关转移电流能力的要求，并具有优异的防误特性，解决了在超/特高压分段串联电容补偿装置中存在的旁路隔离开关转移电流超标问题。
文档编号H02J3/18GK101969203SQ20101028751
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者刘慧文, 武守远, 赵波 申请人:中电普瑞科技有限公司;中国电力科学研究院