专利名称：一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及电力系统无功补偿领域，具体涉及一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统及其实现方法。
背景技术：
为了解决煤炭、水利等一次能源与负荷中心分布极不平衡的问题，需要采用大容量、长距离的超/特高压线路传输电能。超/特高压交流输电线路巨大的容性充电功率、剧烈的潮流变化以及有限的绝缘裕度给系统的无功调节、过电压抑制提出了较高的要求，限制过电压和无功调节之间的矛盾突出，常规无功补偿装置难以解决。可控并联电抗器通过灵活调节无功输出可解决限制过电压和无功调节之间的矛盾，并可提高线路的输送能力和系统稳定性，有效降低网损。可控并联电抗器主要包括磁控式可控并联电抗器(magnetically controlledshunt reactor, MCSR)和分级式可控并联电抗器(Stepped Controlled Shunt Reactor,SCSR)两种方式。其中，MCSR具有可连续平滑调节等优点。磁控式可控并联电抗器通过改变铁心直流励磁电流的大小来改变铁心的磁饱和度，从而可以实现电抗值和容量的连续平滑调节。励磁系统的稳定性和可靠性直接影响磁控式可控并联电抗器在系统中的运行，因此励磁系统的设计需要重点考虑。磁控式可控并联电抗器工程选用自励磁方式，充分考虑了开关站应用的特点，仅需要站内提供较小的预励磁电源，对站用供电系统依赖小，是技术发展的趋势。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统及其实现方法，750kV输电系统具有电压等级高、容量调节频繁、功率波动大等特点，通过晶闸管控制励磁系统改变磁控式可控并联电抗器铁心的磁饱和程度，从而实现磁控式可控并联电抗器容量的平滑调节，本发明用于解决750kV输电线路限制过电压和无功补偿之间的矛盾。本发明的目的是采用下述技术方案实现的:本发明提供一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统，其改进之处在于，所述励磁系统包括磁控式可控并联电抗器、与磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线连接的自励磁式整流单元和与站用变侧母线连接的外励磁式整流单元；所述750kV磁控式可控并联电抗器的网侧绕组接入电网。其中，所述磁控式可控并联电抗器包括网侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述网侧绕组三相星形连接后接地；所述控制绕组通过外加直流或自耦整流的形式，在控制绕组铁心上施加直流励磁电流；所述补偿绕组三相为三角形连接，为控制绕组提供励磁电源。
其中，所述补偿绕组母线通过开关与滤波支路连接；所述滤波支路由串联的电感和电容构成。其中，所述自励磁式整流单元和外励磁式整流单元均由整流变压器和整流器串联构成；所述整流器与磁控式可控并联电抗器的控制绕组连接；所述自励磁式整流单元的交流电源取自补偿绕组母线，其整流变压器通过开关与补偿绕组母线连接；所述外励磁式的整流单元的交流电源取自站用变侧供电系统，其整流变压器通过开关与站用变侧母线连接。其中，所述自励磁式整流单元的个数至少为一。其中，当有两个自励磁式整流单元时，构成主备对整流单元；当主整流单元故障时，备整流单元投入，主备整流单元通过触发或封锁脉冲进行切换。其中，所述外励磁式整流单元用于在输电线路空载合闸过程时预励磁，抑制空载合闸过电压，在磁控式可控并联电抗器正常运行过程中该整流单元作为备用。其中，所述整流器为晶闸管整流器。本发明基于另一目的提供的一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统的实现方法，其改进之处在于，所述方法通过励磁系统中的自励磁式整流单元由磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线取能，为磁控式可控并联电抗器的控制绕组提供励磁电流；两组自励磁式整流单元构成主备对，在线冗余，通过触发和封锁脉冲实现切换；所述方法通过励磁系统中的外励磁式整流单元由站用变侧母线取能，实现输电线路空载合闸过程时的预励磁，抑制空载合闸过电压，在磁控式可控并联电抗器正常运行过程中该组整流单元处于备用状态。与现有技术比，本发明达到的有益效果是:(I)技术的新颖性:新建的750kV输电系统具有电压等级高、容量调节频繁、功率波动大等特点，磁控式可控并联电抗器通过晶闸管控制励磁系统改变电抗器铁心的磁饱和程度，从而实现电抗器容量的平滑调节，主要用于解决750kV输电线路限制过电压和无功补偿之间的矛盾。本发明在原有磁控式可控并联电抗器结构的基础上提出了一种适用于750kV输电系统的磁控式可控并联电抗器励磁系统。(2)技术的创造性和实用性:磁控式可控并联电抗器(MCSR)通过直流控制绕组控制电抗器饱和程度的方式，可以实现容量的连续平滑调节，对一次系统所需无功的补偿进行优化控制，有效抑制超、特高压线路电压波动。所提出的采用自励磁方式的励磁电路为控制绕组提供励磁电源，并可根据需要装设滤波支路。所提出的750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统，对本体控制绕组采用自励磁方式，不依赖外接电源，整体可靠性高，并结合该结构合理配置绕组结构、整流器、补偿绕组、滤波支路，技术成熟、制造方便。(3 )750kV磁控式可控并联电抗器采用自励磁方式时，在无功电压平滑控制和暂态过程抑制工频过电压等需要磁控式可控并联电抗器发挥作用的情形下，可控并联电抗器本体均带电，其补偿绕组也带电，通过控制整流器的触发角可以有效克服补偿绕组电压波动问题，实现输出容量的平滑控制以及工频过电压抑制；预励磁整流单元可保证磁控式可控并联电抗器预励磁过程执行，总体可靠性高。(4)自励磁方式减少了 750kV磁控式可控并联电抗器对站用电供电系统容量的需求。两路自励磁式整流单元交流电源取自补偿绕组母线，采用主备对形式，磁控式可控并联电抗器正常工作时，两路系统容量设计只需满足站内正常的照明供电、控制保护系统供电以及几套可控并联电抗器冷却系统供电的需要，长时运行总容量较低，满足开关站的应用特点，提闻了设备总体可罪性。
图1是本发明提供的750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。自励型三绕组750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统的结构如图1所示，包括750kV磁控式可控并联电抗器、与磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线连接的自励磁式整流单元和与站用变侧母线连接的外励磁式整流单元；磁控式可控并联电抗器的网侧绕组接入电网。磁控式可控并联电抗器包括三个绕组，分别被称为网侧绕组、控制绕组和补偿绕组，整流单元的交流电源取自补偿绕组。网侧绕组三相接成星形，连接在电网侧；控制绕组通过外加直流或自耦整流的形式，在铁心上施加直流励磁电流。补偿绕组三相为三角形连接，为控制绕组提供励磁电源；补偿绕组上可以装设滤波器进行谐波滤除，为系统提供无功补偿；考虑到在输电线路空载合闸过程中，磁控式可控并联电抗器需要预励磁，因此专门设置了 一组外励磁式整流单元，其交流电源取自站用变侧供电系统。自励磁式整流单元和外励磁式整流单元均由整流变压器和整流器串联构成；整流器与磁控式可控并联电抗器的控制绕组连接；自励磁式整流单元的交流电源取自补偿绕组母线，其整流变压器通过开关与补偿绕组母线连接；外励磁式的整流单元的交流电源取自站用变侧供电系统，其整流变压器通过开关与站用变侧母线连接。自励磁式整流单元至少为一个。当有两个自励磁式整流单元时，构成主备对整流单元；励磁系统中两组自励磁式整流单元的交流电源取自的补偿绕组母线，一主一备，在线冗余，当主整流单元出现问题，备整流单元立即投入使用，二者没有断路器或者接触器切换，通过触发或封锁脉冲来切换。磁控式母线可控并联电抗器正常运行时，由这两组整流单元承担供给控制绕组励磁电流的任务。另外一组外励磁式整流单元的交流电源引自站用电源35kV母线，主要用来在输电线路空载合闸过程时(此时磁控式可控并联电抗器本体还未带电)预励磁从而使得磁控式可控并联电抗器的容量快速提升，抑制空载合闸过电压。正常运行过程中该整流单元作为备用。本发明还提供了一种750kV可控并联电抗器励磁系统的实现方法，采用自励磁形式的磁控式可控并联电抗器的励磁系统，由三组独立的整流单元组成,每组整流单元由整流变压器和晶闸管整流器组成。其中两组自励磁式整流单元由磁控式可控并联电抗器的补偿绕组母线取能，为控制绕组提供励磁电流。两组自励磁式整流单元一主一备，在线冗余，通过触发和封锁脉冲实现切换，有效提高设备运行可靠性。另一组外励磁式整流单元的整流变压器用电取自站用变，用于输电线路空载合闸过程时的预励磁，可快速提高磁控式可控并联电抗器容量，有效抑制空载合闸过电压，在正常运行过程中该组整流单元处于备用状态。本发明采用自励磁方式的励磁电路的磁控式可控并联电抗器，有效减少对站用电的需求，长时运行总容量低，满足开关站的应用特点，提高了设备总体可靠性。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统,其特征在于,所述励磁系统包括磁控式可控并联电抗器、与磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线连接的自励磁式整流单元和与站用变侧母线连接的外励磁式整流单元；所述磁控式可控并联电抗器的网侧绕组接入电网。
2.按权利要求1所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述磁控式可控并联电抗器包括网侧绕组、控制绕组和补偿绕组；所述网侧绕组三相星形连接后接地；所述控制绕组通过外加直流或自耦整流的形式，在控制绕组铁心上施加直流励磁电流；所述补偿绕组三相为三角形连接，为控制绕组提供励磁电源。
3.按权利要求1所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述补偿绕组母线通过开关与滤波支路连接；所述滤波支路由串联的电感和电容构成。
4.按权利要求1所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述自励磁式整流单元和外励磁式整流单元均由整流变压器和整流器串联构成；所述整流器与磁控式可控并联电抗器的控制绕组连接；所述自励磁式整流单元的交流电源取自补偿绕组母线，其整流变压器通过开关与补偿绕组母线连接；所述外励磁式的整流单元的交流电源取自站用变侧供电系统，其整流变压器通过开关与站用变侧母线连接。
5.按权利要求4所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述自励磁式整流单元的个数至少为一。
6.按权利要求5所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，当有两个自励磁式整流单元时，构成主备对整流单元；当主整流单元故障时，备整流单元投入，主备整流单元通过触发或封锁脉冲进行切换。
7.按权利要求4所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述外励磁式整流单元用于在输电线路空载合闸过程时预励磁，抑制空载合闸过电压，在磁控式可控并联电抗器正常运行过程中该整流单元作为备用。
8.按权利要求4所述的磁控式可控并联电抗器励磁系统，其特征在于，所述整流器为晶闸管整流器。
9.一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统的实现方法，其特征在于，所述方法用的系统为磁控式可控并联电抗器励磁系统，所述方法通过励磁系统中的自励磁式整流单元由磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线取能，为磁控式可控并联电抗器的控制绕组提供励磁电流；两组自励磁式整流单元构成主备对，在线冗余，通过触发和封锁脉冲实现切换；所述方法通过励磁系统中的外励磁式整流单元由站用变侧母线取能，实现输电线路空载合闸过程时的预励磁，抑制空载合闸过电压，在磁控式可控并联电抗器正常运行过程中该组整流单元处于备用状态。
全文摘要
本发明涉及电力系统无功补偿领域，具体涉及一种750kV磁控式可控并联电抗器励磁系统及其实现方法。通过励磁系统中的自励磁式整流单元由磁控式可控并联电抗器补偿绕组母线取能，为磁控式可控并联电抗器的控制绕组提供励磁电流；两组自励磁式整流单元构成主备对，在线冗余，通过触发和封锁脉冲实现切换；通过励磁系统中外励磁式整流单元由站用变侧母线取能，实现输电线路空载合闸过程时的预励磁，抑制空载合闸过电压，在磁控式可控并联电抗器正常运行过程中该组整流单元处于备用状态。本发明解决750kV输电线路限制过电压和无功补偿之间的矛盾，通过晶闸管控制励磁系统改变磁控式可控并联电抗器铁心的磁饱和程度，实现磁控式可控并联电抗器容量的平滑调节。
文档编号H02J3/18GK103094912SQ20131000767
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者左玉玺, 王劲武, 郑楠, 李润秋, 李宝昕, 雷晰, 刘洋, 邢珂争 申请人:陕西省电力公司规划评审中心, 西北电网有限公司, 国网智能电网研究院, 中电普瑞科技有限公司, 国家电网公司