一种通用固定串联电容器补偿装置的制作方法

本发明涉及电力系统的串联电容器补偿装置，具体涉及一种通用固定串联电容器补偿装置。

背景技术：

串联电容器补偿装置(简称串联电容器补偿)主要应用于超高压和特高压交流输电线路中，可补偿输电线路的感抗，缩短线路的等值电气距离，减少输电系统送端与受端母线间的电压降和相角差，从而达到增大输送容量，提高系统稳定性的目的。与新建线路相比，串联电容器补偿装置可节约投资，具有良好的经济性，因而在国内外电力系统中得到了广泛应用。

按照补偿阻抗是否可调，串联电容器补偿装置可分为两类，即固定串联电容器补偿和可控串联电容器补偿。固定串联电容器补偿的补偿阻抗固定，设备相对简单，可靠性高。可控串联电容器补偿是在固定串联电容器补偿的基础上发展而来的，可实现对串联补偿电抗的平滑调节和动态响应控制，改善系统的静态、暂态和动态稳定性。

对于固定串联电容器补偿，又分为常规固定串联电容器补偿和潜式固定串联电容器补偿。系统正常运行时，常规串联电容器补偿投入到输电线路中，用以补偿输电线路的部分感抗。而潜式串联电容器补偿的运行方式与常规串联电容器补偿不同：系统正常运行时，串联电容器补偿装置不投入(即串联电容器补偿处于旁路状态)；当短路故障发生时，潜式串联电容器补偿根据不同的故障类型，采用不同的方式投入到线路中，经过一定的时间后再将潜式串联电容器补偿旁路。

本发明人经长期观察现有串联电容器补偿装置，提出一种融合常规固定串联电容器补偿和潜式固定串联电容器补偿功能的通用串联电容器补偿装置，既满足线路运行正常的情况需要，也满足线路发生故障的情况需要。

技术实现要素：

本发明提供的一种通用固定串联电容器补偿装置，包括：串联电容器组C；与串联电容器组C并联的过电压保护装置，所述过电压保护装置用于保护所述串联电容器组C；阻尼装置D，所述阻尼装置D分别与火花间隙G和旁路开关S1串联后与串联电容器组C并联；所述阻尼装置D与旁路开关S2并联。

所述过电压保护装置根据系统条件选用下述装置中的一种：

单间隙过电压保护装置、双间隙过电压保护装置、限压器MOV保护装置、晶闸管阀保护装置或限压器MOV并联间隙保护装置。

所述补偿装置的运行方式包括：常规串联电容器补偿运行方式和潜式串联电容器补偿运行方式。

所述常规串联电容器补偿运行方式包括：

系统正常运行，旁路开关S2处于分闸位置，旁路开关S1处于分闸位置，串联电容器组C投入运行，补偿输电线路电抗；或

系统发生故障，旁路开关S2处于分闸位置，旁路开关S1根据故障类型分闸、合闸实现串联电容器组C的投入与退出。

所述常规串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内单相短路故障，非故障相通用固定串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2处于分闸位置，串联电容器组C投入运行；

故障相通用固定串联电容器补偿装置的旁路开关S2处于分闸位置，旁路开关S1合闸使串联电容器组C旁路，系统重新进入稳定后，故障相旁路开关S1分闸，故障相恢复运行。

所述常规串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内两相或三相短路故障，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1均合闸，当故障消除后将三相旁路开关S1均分闸，串联电容器组C重新投入运行。

所述常规串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区外故障，旁路开关S1和S2处于分闸位置，串联电容器组C投入运行且不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统正常运行，旁路开关S1和S2处于合闸位置，串联电容器组C退出运行，阻尼回路D不串入系统；或

系统发生故障，旁路开关S1和S2根据故障类型分闸或合闸，实现串联电容器组C的投入与退出。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内单相短路故障，故障线路跳开后，故障相的旁路开关S1和S2保持合闸；非故障相的旁路开关S1和S2迅速分闸，非故障相串联电容器组C投入，当系统重新进入稳定后，将非故障相旁路开关S1合闸，非故障相串联电容器组C退出，串联电容器组C放电完成后，将旁路开关S2合闸。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内两相或三相短路故障，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均保持合闸不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区外单相故障，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均保持合闸不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区外两相或三相短路故障，故障线路跳开后，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均迅速分闸，三相串联电容器组C均投入运行，当系统重新进入稳定后，将三相旁路开关S1合闸，串联电容器组C退出，串联电容器组C放电完成之后，将三相旁路开关S2合闸。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明提供的技术方案主电路结构清晰，所选设备均为常规设备，采用常规串联电容器补偿的基本结构，设备成本及制造难度低，且拓扑结构灵活。

2、本发明提供的串联电容器补偿即可作为常规固定串联电容器补偿，也可作为潜式固定串联电容器补偿，适应多种系统工况及运行方式，灵活性和可靠性较高。

3、本发明提供的串联电容器补偿既可减小功角特性的加速面积，加快系统稳定速度，提高系统的暂态稳定水平；也可以部分补偿输电线路的电抗，提高系统的输送能力。

附图说明

图1为采用单间隙保护的本发明一种通用固定串联补偿装置结构示意图；

图2为采用双间隙保护的本发明一种通用固定串联补偿装置结构示意图；

图3为采用限压器MOV保护的本发明一种通用固定串联补偿装置结构示意图；

图4为采用晶闸管阀保护的本发明一种通用固定串联补偿装置结构示意图；

图5为采用限压器MOV并联间隙组合保护的本发明一种通用固定串联补偿装置结构示意图；

图6为采用限压器MOV并联间隙组合保护的常规固定串联电容器补偿典型结构示意图；

附图标记：Line：串联电容器补偿装置所在线路；C：串联电容器组；MOV：氧化锌限压器；G：火花间隙；T：晶闸管阀；S1，S2，S3：旁路开关；D：阻尼装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1-图5为本发明通用串联电容器补偿装置的主电路结构示意图，本发明提供的一种通用固定串联电容器补偿装置，包括：串联电容器组C；与串联电容器组C并联的过电压保护装置，所述过电压保护装置用于保护所述串联电容器组C；阻尼装置D，所述阻尼装置D分别与火花间隙G和旁路开关S1串联后与串联电容器组C并联；所述阻尼装置D与旁路开关S2并联。

根据具体的系统条件选用不同的过电压保护装置，形成的各种通用串联电容器补偿基本结构，其中图1为单间隙保护，图2为双间隙保护，图3为限压器MOV保护，图4为晶闸管阀保护，图5为限压器MOV-并联间隙组合保护。

如图6所示为MOV并联间隙组合保护的常规固定串联电容器补偿典型结构。

通用串补与常规固定串补结构上的差异主要在于增加了旁路开关S2。通用串补采用这种结构可以使其分别实现常规串补和潜式串补的功能。

若通用串联电容器补偿装置作为常规串联电容器补偿运行，则旁路开关S2一直处于分闸位置。系统正常运行时，旁路开关S1处于分闸位置，整套串联电容器补偿装置投入运行；系统发生故障时，旁路开关S1可根据系统运行情况合闸，旁路整套串联电容器补偿装置。

若通用串联电容器补偿装置作为潜式串联电容器补偿运行，旁路开关S1和S2均处于合闸位置。系统正常运行时，整套串联电容器补偿装置被旁路，且阻尼回路D不串入系统当中；系统发生故障时，旁路开关S1和S2可根据系统运行情况分闸，整套串联电容器补偿装置短时投入运行。如果没有旁路开关S2，那么在系统正常运行时，阻尼装置都串联在线路中，相当于在线路中增加了阻抗，既增加了系统的损耗，对系统稳定运行不利，又带来噪声等问题。

下面详细讲述本发明作为常规和潜式串联电容器补偿的运行方式：

常规串联电容器补偿运行方式包括：

旁路开关S2一直处于分闸状态，串联电容器组C的投切由旁路开关S1决定。当所在线路的电流正常时，旁路开关S1处于分闸状态，串联电容器组C投入运行，补偿输电线路电抗；

当短路故障发生时，串联电容器补偿装置根据不同的故障类型，决定串联电容器组C的投切方式：

当区内发生单相短路故障时，串联电容器补偿装置非故障相继续投入，故障相旁路开关S1合闸使串联电容器组C旁路；经过一定时间(躲过线路断路器重投的时间)，当系统重新进入稳定后，故障相旁路开关S1分闸，使故障相恢复运行。区内发生两相或三相短路故障时，串联电容器补偿装置三相旁路开关S1合闸，使串联电容器组C退出运行，当故障消除后经过一定时间(躲过线路断路器重投的时间)，再将三相串联电容器组C重新投入。区外发生故障时，串联电容器组C保持投入运行且不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统正常运行，旁路开关S1和S2处于合闸位置，串联电容器组C退出运行，阻尼回路D不串入系统；

系统发生故障，旁路开关S1和S2根据故障类型分闸或合闸，实现串联电容器组C的投入与退出。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内单相短路故障，故障线路跳开后，故障相的旁路开关S1和S2保持合闸；非故障相的旁路开关S1和S2迅速分闸，非故障相串联电容器组C投入，串联电容器组C投入后经过一定时间(推荐运行时间为1.2s)，当系统重新进入稳定后，将非故障相旁路开关S1合闸，非故障相串联电容器组C退出，串联电容器组C放电完成后，将旁路开关S2合闸。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区内两相或三相短路故障，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均保持合闸不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区外单相故障，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均保持合闸不动作。

所述潜式串联电容器补偿运行方式包括：

系统发生区外两相或三相短路故障，故障线路跳开后，三相串联电容器补偿装置的旁路开关S1和S2均迅速分闸，三相串联电容器组C均投入运行，串联电容器组C投入经过一定时间(推荐运行时间为1.2s)，当系统重新进入稳定后，将三相旁路开关S1合闸，串联电容器组C退出，串联电容器组C放电完成之后，将三相旁路开关S2合闸。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。