10kv配网输电线路串联补偿装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种10KV配网输电线路串联补偿装置及方法，串联补偿装置包括：包括隔离开关组、保护装置、电容器组和阻尼回路；隔离开关组，与电容器组连接，隔离开关组用于控制串联补偿装置的启动；电容器组，与隔离开关组连接，用于对供电线路进行电压补偿；保护装置，设置于隔离开关组和电容器组之间，用于保护串联补偿装置免受瞬态过电压危害；阻尼回路，与电容器组并联连接，用于在串联补偿装置未启动时，保护电容器组。本发明的技术方案通过阻尼回路，在串联补偿装置未启动时保护电容器组，同时还起到防止供电线路谐振的产生，从而实现了对10KV配网输电线路的电压补偿。
【专利说明】
10KV配网输电线路串联补偿装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及输电线路补偿技术领域，特别涉及一种1KV配网输电线路串联补偿装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，为防止高压或者长输电线路电压损耗较大，一般在高压或长输电线路中设置补偿装置，而于低压输电线路不设置补偿装置。但是，国内配网1kV输电线路也存在供电半径过长、重载、架空导线线径过细、传送无功过大、功率因数低等缺陷，使线路供电电压过低。使供电电压质量不合格，电动机不能启动等，严重影响工农业生产。经分析发现导致1kV输电线路末端电压偏低的主要原因为:输电线路过长和线路用电负荷较重。
[0003]为解决以上技术问题，现有技术中采用如图1所示的串联电容器补偿装置(以下简称串补装置)进行电压补偿，该串补装置包括:隔离开关QSl的第一端与隔离开关QS3的第一端连接，隔离开关QSl的第二端与电压互感器TV2的一端连接，隔离开关QS3的第二端与隔离开关QS2的第一端连接，隔离开关QSl的第二端电流互感器TA的第一端连接，隔离开关QSl的第二端还与氧化锌避雷器FVl连接，隔离开关QS2的第二端与氧化锌避雷器FV2连接，隔离开关QS2的第二端还与串联电容器组C的第一端连接，串联电容器组C的第二端连接旁路断路器B的第一端，旁路断路器B的第二端连接阻尼电感L的第一端，阻尼电感L的第二端连接阻尼电阻R的第一端，电阻R的第二端连接串补装置QS2的第二端，金属氧化物限压器MOV与串联电容器组C并联连接，放电线圈TVl与串联电容器组C并联连接。
[0004]现有技术所示的电路仍具有以下缺陷:(I)对电阻和电抗的热容量要求很大；(2)当线路出现永久故障时，线路重合闸时会造成对阻尼回路再次的动、热冲击；(3)当串联电容器组不具备正常投入条件时，当断路器B闭合后，会造成附加线路有功损耗；(4)串联电容器组的实际投入条件使阻尼回路的电阻热功率达到几十千瓦以上；(5)由于串补装置通常要占用耕地，由于征用地的成本限制，阻尼电抗、阻尼电阻的体积受到很大限制。综上所述，现有技术中的串补装置中的阻尼回路要求体积小、热容量大、线损大，在制造工艺和制造成本上都难以实现。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种通过合理的一次接线设计和二次控制方式来达到减少串补装置中的阻尼回路电抗和电阻的热容量，以减小由于电抗和电阻的接入而产生的线路附加损耗的1KV配网输电线路串联补偿装置及方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种1KV配网输电线路串联补偿装置，包括:隔离开关组、电容器组、保护装置和阻尼回路；
[0007]所述隔离开关组，与所述电容器组连接，所述隔离开关组用于控制所述串联补偿装置的启动；
[0008]所述电容器组，与所述隔离开关组连接，用于对供电线路进行电压补偿；
[0009]所述保护装置，设置于所述隔离开关组和所述电容器组之间，用于保护所述串联补偿装置免受瞬态过电压危害；
[0010]所述阻尼回路，与所述电容器组并联连接，用于在所述串联补偿装置未启动时，保护所述电容器组。
[0011]作为优选，所述隔离开关组包括第一隔离开关、第二隔离开关和第三隔离开关；
[0012]所述第一隔离开关的第一端连接电源，所述第一隔离开关的第一端还连接所述第二隔离开关的第一端，所述第一隔离开关的第二端连接负载侧，所述第一隔离开关的第二端连接所述第三隔离开关的第一端。
[0013]作为优选，所述保护装置包括第一避雷器和第二避雷器；
[0014]所述第一避雷器连接所述第二隔离开关的第二端，所述第二避雷器连接所述第三隔离开关的第二端。
[0015]作为优选，所述第一避雷器和第二避雷器均为氧化锌避雷器。
[0016]作为优选，所述电容器组包括限压器、第一电容、第二电容和第三电容；
[0017]所述限压器的第一端连接所述第一电容的第一端，所述限压器的第二端连接所述第一电容的第二端，所述第一电容的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第二端，所述第二电容的第一端连接所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第三电容的第二端，且所述限压器的第二端连接所述第二隔离开关的第二端，所述第三电容的第一端连接所述第三隔离开关的第二端。
[0018]作为优选，所述串联补偿装置还包括用于测量所述供电线路中的供电电流的电流互感器；
[0019]所述电流互感器的第一端连接所述第二隔离开关的第二端，所述电流互感器的第二端连接所述限压器的第二端。
[0020]作为优选，所述阻尼回路包括第一旁路开关、第二旁路开关、电导和电感；
[0021]所述第一旁路开关的第一端连接所述电流互感器的第二端，所述第一旁路开关的第二端连接所述第三隔离开关的第二端，所述第一旁中开关的第一端还连接所述第二旁路开关的第一端，所述第二旁路开关的第二端连接所述电导的第一端，所述第二旁路开关的第二端还连接所述电感的第一端，所述电导的第二端连接所述电感的第二端，所述电导的第二端还连接所述第三隔离开关的第二端。
[0022]作为优选，所述第一隔离开关通过保护间隙连接所述电源。
[0023]本发明还提供一种1KV配网输电线路串联补偿方法，包括:
[0024]判断是否需要启动所述串联补偿装置；
[0025]若需要启动所述串联补偿装置，则采用电容器组对供电线路进行电压补偿；
[0026]若不需要启动所述串联补偿装置，则在所述电容器组两端并联阻尼回路，以保护所述电容器组，其中，所述阻尼回路中设置有电导。
[0027]作为优选，所述串联补偿装置采用外部电源供电方式。
[0028]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明的技术方案在串联补偿装置中设置隔离开关组、保护装置、电容器组和阻尼回路，通过阻尼回路，在串联补偿装置未启动时保护所述电容器组，同时还起到防止供电线路谐振的产生，从而实现了对1KV配网输电线路的电压补偿。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的现有技术的不意图；
[0030]图2为本发明的1KV配网输电线路串联补偿装置的实施例一的示意图；
[0031]图3为本发明的1KV配网输电线路串联补偿装置的实施例二的示意图；
[0032]图4为本发明的1KV配网输电线路串联补偿方法的实施例一的流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0034]目前，由于输电线路过长和线路用电负荷较重，国内配(农)网1kV输电线路供电电压过低，使供电电压质量不合格，电动机不能启动等，严重影响工农业生产。针对这种情况可以采取以下措施:(I)调高线路导线线径，减小由于线路电抗和电阻对电压的影响；(2)在线路上加装串联调压变压器;提高负荷侧的电压水平；(3)在线路上安装并联电容器组，以补偿由于线路及负荷的感性无功损耗，提高电压水平；(4)在线路上安装串联电容器组，可以抵消线路电抗对供电电压过低的影响，适当加大串联补偿容抗，还可降低线路电阻对电压降旁路的影响。
[0035]下面对图1所示的现有技术所存在的缺陷进行详细介绍，以便于更好地理解本发明的发明点:(I)当串联补偿装置出口后续线路出现两相以上故障，旁路断路器合上，串联电容器退出运行后，阻尼回路流过故障电流，当故障电流幅值小于线路过流保护定值时，由于故障切除时间较长，这对阻尼回路中的电抗和电阻的动、热稳定性能必是要求很高，从而造成电阻和电抗的热容量要求很大；(2)线路过电流保护一般都具有重合闸功能，当线路出现永久故障时，线路重合会造成对阻尼回路再次的动、热冲击；(3)阻尼电阻串接在阻尼回路中，当串联电容器组不具备正常投入条件时，当断路器B闭合后，电阻要留过全部负荷电流，热损耗大，这造成附加线路有功损耗；(4)串联电容器组投入使用的条件为:It>Id&Ut〈Ud;其中，Id为串联电容器组投入电流控制定值，Ud为串联电容器组投入电压控制定值;但实际串联电容器投入使用时的条件为:It>Id;Ut>Ud，串联电容器组不投入使用，流过阻尼回路的电流使电阻热功率非常大，甚至达到几十千瓦以上；(5)由于串补装置通常要占用耕地，由于征用地的成本限制，阻尼电抗、阻尼电阻的体积受到很大限制。也就是说，串联补偿装置的要求体积小，热容量要大，在制造工艺、成本上难以实现的。
[0036]图2为本发明的1KV配网输电线路串联补偿装置的实施例一的示意图，如图2所示，本实施例的1KV配网输电线路串联补偿装置，具体可以包括隔离开关组10、电容器组20、保护装置30和阻尼回路40。
[0037]所述隔离开关组10，与所述电容器组连接，所述隔离开关组用于控制所述串联补偿装置的启动；
[0038]所述电容器组20，与所述隔离开关组连接，用于对供电线路进行电压补偿；
[0039]所述保护装置30，设置于所述隔离开关组和所述电容器组之间，用于保护所述串联补偿装置免受瞬态过电压危害；
[0040]所述阻尼回路40，与所述电容器组并联连接，用于在所述串联补偿装置未启动时，保护所述电容器组。
[0041 ]具体地，电容器组为串补装置的核心元件。
[0042]本实施例与如图1所示的现有技术相比，取消了放电线圈的设置，而采用阻尼回路40，阻尼回路40与电容器组20形成回路，对电容器组20进行放电保护；同时，当本实施例的串联补偿装置未投入使用时，阻尼回路40还可以防止供电线路产生谐振。
[0043]本实施例的技术方案在串联补偿装置中设置隔离开关组、保护装置、电容器组和阻尼回路，通过阻尼回路，在串联补偿装置未启动时保护所述电容器组，同时还起到防止供电线路谐振的产生，从而实现了对1KV配网输电线路的电压补偿。
[0044]图3为本发明的1KV配网输电线路串联补偿装置的实施例二的示意图，本实施例的1KV配网输电线路串联补偿装置在如图2所示的实施例一的基础上，进一步更加详细地介绍本发明的技术方案。如图3所示，本实施例的1KV配网输电线路串联补偿装置，具体可以包括如下:
[0045]所述隔呙开关组10包括第一隔呙开关QS1、第二隔呙开关QS2和第三隔呙开关QS3；
[0046]所述第一隔离开关QS1的第一端连接电源，所述第一隔离开关第一端还连接所述第二隔离开关QS2的第一端，所述第一隔离开关QS1的第二端连接负载侧(图中未示出)，所述第一隔离开关QS1的第二端连接所述第三隔离开关的第一端QS3。
[0047]具体地，第一隔离开关QS1的两端还分别连接电源和负载侧，在某些情况下，需要启动本实施例的串联补偿装置，则将第一隔离开关QS1断开，第二隔离开关QS2和第三隔离开关QS3闭合，则将本实施例的串联补偿装置串联接入供电线路，以使本实施例的串联补偿装置投入使用；在其他情况下，不需要启动本实施例的串联补偿装置，则将第一隔离开关QS1闭合，使电源与负载侧短路连接。
[0048]另外，将电源设置于串联补偿装置之外，可以避免在串联补偿装置设置电压互感器，从而能够避免电压互感器与电容并联，所产生的铁磁谐振问题。
[0049]进一步地，所述保护装置30包括第一避雷器FV1和第二避雷器FV2;
[0050]所述第一避雷器?％连接所述第二隔离开关QS2的第二端，所述第二避雷器?￥2连接所述第三隔离开关QS3的第二端。
[0051]具体地，所述第一避雷器FV1和第二避雷器FV2均为氧化锌避雷器，以保护所述串联补偿装置免受瞬态过电压危害。
[0052]进一步地，所述电容器组20包括限压器M0V、第一电容(^、第二电容C2和第三电容C3;
[0053]所述限压器MOV的第一端连接所述第一电容&的第一端，所述限压器MOV的第二端连接所述第一电容&的第二端，所述第一电容&的第一端连接所述第二电容&的第一端，所述第一电容C1的第二端连接所述第二电容(:2的第二端，所述第二电容(:2的第一端连接所述第三电容C3的第一端，所述第二电容(:2的第二端连接所述第三电容C3的第二端，且所述限压器MOV的第二端连接所述第二隔离开关QS2的第二端，所述第三电容C3的第一端连接所述第三隔呙开关QS3的第二端。
[0054]进一步地，所述串联补偿装置还包括用于测量所述供电线路中的供电电流的电流互感器TA;
[0055]所述电流互感器TA的第一端连接所述第二隔离开关QS2的第二端，所述电流互感器TA的第二端连接所述限压器MOV的第二端。
[0056]具体地，本实施例的串联补偿装置采用三支电流互感器，相较于于有技术所采用的两支电流互感器，本实施例所测量的电流更加准确。
[0057]进一步地，所述阻尼回路40包括第一旁路开关KM1、第二旁路开关KM2、电导G和电感L；
[0058]所述第一旁路开关第一端连接所述电流互感器TA的第二端，所述第一旁路开关KM1的第二端连接所述第三隔离开关QS3的第二端，所述第一旁中开关KM1的第一端还连接所述第二旁路开关KM2的第一端，所述第二旁路开关KM2的第二端连接所述电导G的第一端，所述第二旁路开关KM2的第二端还连接所述电感L的第一端，所述电导G的第二端连接所述电感L的第二端，所述电导G的第二端还连接所述第三隔离开关QS3的第二端。
[0059]本实施例通过设置两个旁路开关，即，第一旁路开关KM1、第二旁路开关KM2，进行联动动作，控制阻尼回路的启动。具体包括，当本实施例的串联补偿装置未启动时，则第一旁路开关KM1、第二旁路开关KM2均处于闭合状态，由于电容器组20存储有电荷，会使供电线路产生谐振，将第一旁路开关腿、第二旁路开关KM2均闭合，可以使电容器组20放电，以免使供电线路产生谐振；当需要启动本实施例的串联补偿装置时，第一旁路开关KM1和第二旁路开关KM2接收串联补偿装置发送的断开指令，首先，第二旁路开关KM2断开，并延时8秒，第一旁路开关KM1再断开，串联补偿装置投入使用；当需要使本实施例的串联补偿装置退出使用时，第一旁路开关KM1、第二旁路开关KM2接收串联补偿装置发送的闭合指令，第二旁路开关KM2闭合，并延时s秒，第二旁路开关KM2再闭合，使本实施例的串联补偿装置退出使用。延时时间s可以根据现场实际情况进行调节。
[0060]具体地，在本实施例的串联补偿装置投入使用时，从理论上讲，在本实施例的串联补偿装置的电容器组中设置限压器M0V，可以保护电容器组20，避免电容由于瞬态过电压而受到损害，但在实际投入使用中，限压器无法真正起到保护电容器组的作用，此时，通过与阻尼回路，形成回路，当电容器组20的瞬态电压过大时，通过阻尼回路40进行放电，以免电容器组20受到损害。
[0061]本实施例与如图1所示的现有技术相比，取消了放电线圈的设置，而采用阻尼回路，阻尼回路与电容器组形成回路，对电容器组进行放电保护；同时，当本实施例的串联补偿装置未投入使用时，阻尼回路还可以防止供电线路产生谐振。
[0062]由于如图1所示的现有技术实际串联电容器投入使用时的条件为:It>Id;Ut>Ud，串联电容器组不投入使用，流过阻尼回路的电流使电阻热功率达到几十千瓦以上，因此本实施例的串联补偿装置中的阻尼回路采用电导与电感并联的形式，以降低阻尼回路产生的热功率。
[0063]另外，所述第一隔离开关QS1通过保护间隙FU连接所述电源TR。
[0064]本发明主要适用于单电源供电，负荷重载、低电压、损耗大、功率因数低、供电半径过长的配(农)网1kV输电线路上。在实际应用时，通过在输电线路适合的位置安装一套或两套串联补偿装置，经过具体计算仿真，确认安装的串联电容器组容量和安装地点，可实现全线路的供电电压分布满足有关国标的要求;并提高线路输送电能的功率因数，大量降低线路电能损耗D
[0065]具体地，在如图1所示的串联补偿装置内设置有电压互感器TV2,电压互感器TV2与供电线路中的电容并联，易产生铁磁谐振问题。本实施例取消设置电压互感器，而是设置外接电源TR，以避免供电线路中的铁磁谐振现象，而且当串联补偿装置未启动时，外接电源TR仍可以接入供电线路。
[0066]本发明与如图1所示的技术方案相比，该方案克服了图1所示的串联补偿装置中串联电阻R热容量过大，制造工艺困难以及加大线路运行有功损耗的技术问题;解决了铁磁式电压互感器与线路分布电容并联，易产生铁磁谐振问题;使故障时短时耐受时间缩短到图1中的1/8，短时耐受能量要求可比图1的L、R减小到其1/8;保障了安装串补装置的输电线路在轻载，电压偏高时，安全稳定运行。
[0067]图4为本发明的1KV配网输电线路串联补偿方法的实施例一的示意图，如图4所示，本实施例的1KV配网输电线路串联补偿方法，具体可以包括如下步骤:
[0068]SI，判断是否需要启动串联补偿装置.
[0069]S2，若需要启动串联补偿装置，则采用电容器组对供电线路进行电压补偿；
[0070]S3，若不需要启动串联补偿装置，则在电容器组两端并联阻尼回路，以保护电容器组，其中，阻尼回路中设置有电导。
[0071]具体地，串联补偿装置采用外部电源供电方式。
[0072]本实施例的1KV配网输电线路串联补偿方法，通过采用上述步骤对供电线路进行补偿的实现机制与上述图1所示实施例的1KV配网输电线路串联补偿装置的实现机制相同，详细可以参考上述图1所示实施例的记载，在此不再赘述。
[0073]以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种1KV配网输电线路串联补偿装置，其特征在于，包括隔离开关组、电容器组、保护装置和阻尼回路； 所述隔离开关组，与所述电容器组连接，所述隔离开关组用于控制所述串联补偿装置的启动； 所述电容器组，与所述隔离开关组连接，用于对供电线路进行电压补偿； 所述保护装置，设置于所述隔离开关组和所述电容器组之间，用于保护所述串联补偿装置免受瞬态过电压危害； 所述阻尼回路，与所述电容器组并联连接，用于在所述串联补偿装置未启动时，保护所述电容器组。2.根据权利要求1所述的串联补偿装置，其特征在于，所述隔离开关组包括第一隔离开关、第二隔尚开关和第三隔尚开关； 所述第一隔离开关的第一端连接电源，所述第一隔离开关的第一端还连接所述第二隔离开关的第一端，所述第一隔离开关的第二端连接负载侧，所述第一隔离开关的第二端连接所述第三隔离开关的第一端。3.根据权利要求1所述的串联补偿装置，其特征在于，所述保护装置包括第一避雷器和第二避雷器； 所述第一避雷器连接所述第二隔离开关的第二端，所述第二避雷器连接所述第三隔离开关的第二端。4.根据权利要求3所述的串联补偿装置，其特征在于，所述第一避雷器和第二避雷器均为氧化锌避雷器。5.根据权利要求2所述的串联补偿装置，其特征在于，所述电容器组包括限压器、第一电容、第二电容和第三电容； 所述限压器的第一端连接所述第一电容的第一端，所述限压器的第二端连接所述第一电容的第二端，所述第一电容的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第二端，所述第二电容的第一端连接所述第三电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第三电容的第二端，且所述限压器的第二端连接所述第二隔离开关的第二端，所述第三电容的第一端连接所述第三隔离开关的第二端。6.根据权利要求5所述的串联补偿装置，其特征在于，所述串联补偿装置还包括用于测量所述供电线路中的供电电流的电流互感器； 所述电流互感器的第一端连接所述第二隔离开关的第二端，所述电流互感器的第二端连接所述限压器的第二端。7.根据权利要求6所述的串联补偿装置，其特征在于，所述阻尼回路包括第一旁路开关、第二旁路开关、电导和电感； 所述第一旁路开关的第一端连接所述电流互感器的第二端，所述第一旁路开关的第二端连接所述第三隔离开关的第二端，所述第一旁中开关的第一端还连接所述第二旁路开关的第一端，所述第二旁路开关的第二端连接所述电导的第一端，所述第二旁路开关的第二端还连接所述电感的第一端，所述电导的第二端连接所述电感的第二端，所述电导的第二端还连接所述第三隔离开关的第二端。8.根据权利要求2所述的串联补偿装置，其特征在于，所述第一隔离开关通过保护间隙连接所述电源。9.一种1KV配网输电线路串联补偿方法，其特征在于，包括: 判断是否需要启动所述串联补偿装置； 若需要启动所述串联补偿装置，则采用电容器组对供电线路进行电压补偿； 若不需要启动所述串联补偿装置，则在所述电容器组两端并联阻尼回路，以保护所述电容器组，其中，所述阻尼回路中设置有电导。10.根据权利要求9所述的串联补偿方法，其特征在于，所述串联补偿装置采用外部电源供电方式。
【文档编号】H02J3/14GK106026109SQ201610532070
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】王建新, 刘振华, 展海明, 孟宪春, 张龙, 赵志山, 李艳超, 高玉华, 孙建, 沈丙申
【申请人】国网冀北电力有限公司廊坊供电公司, 国家电网公司