一种特高压串联补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电线路补偿技术领域，特别涉及一种特高压串联补偿装置。
【背景技术】
[0002] 串联补偿装置是在输电线路中串联电容器，通过电容器的容抗补偿输电线路感抗 的阻抗补偿方式从而缩短线路的等值电气距离，减少功率输送引起的电压降和功角差，从 而提高电力系统稳定性，增大线路输送容量。
[0003]目前，超高压输电线路中采用的串联补偿装置，在火花间隙放电电流不超过 120kA，可以满足现有设备设计、试验和制造能力的要求。
[0004] 但是，当电压上升至特高压等级后，现有研究表明，采用该结构时，特高压输电线 路发生最严重区内故障时，串补火花间隙最大放电电流可超过150kA，利用现有技术中的超 高压输电电路采用的串联补偿装置将不适用于特高压输电电路。
[0005] 由于串补火花间隙为空气间隙，其放电电流幅值越高，在放电时对间隙电极的烧 蚀越严重，在间隙电极所在空间内产生的热量也越高，使得间隙的绝缘性能恢复速度降低， 耐受击穿电压的能力下降，使得线路故障消失后重新投入串补电容器的时间间隔延长，另 外火花间隙放电电流太大对火花间隙设备设计制造及型式试验也会造成很大的困难。
[0006] 因此，需要针对特高压输电线路提供一种串联补偿装置，使其对特高压串补火花 间隙放电电流起到有效的抑制作用。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种特高压串联补偿装置，能够对特高压输电线 路串补火花间隙放电电流起到有效的抑制作用。
[0008] 本发明实施例提供一种特高压串联补偿装置，包括：串联电容器、第一金属氧化物 限压器MOV和至少两路放电支路；
[0009] 所述串联电容器串联在特高压输电线路上；
[0010] 所述第一 MOV并联在所述串联电容器的两端；
[0011] 每路所述放电支路并联在所述串联电容器的两端构成所述串联电容器的放电电 流的路径。
[0012] 优选地，所述放电支路包括阻尼回路和火花间隙；
[0013] 所述阻尼回路和火花间隙串联。
[0014] 优选地，所述阻尼回路包括：阻尼电阻、阻尼电感和金属氧化物限压器MOV;
[0015] 所述阻尼电阻和MOV串联后与所述阻尼电感并联。
[0016] 优选地，每个所述阻尼回路中各个元器件的参数不相同。
[0017] 优选地，还包括一个旁路开关；
[0018] 所述旁路开关并联在任意一个所述火花间隙的两端。
[0019] 优选地，所述放电支路为两路。
[0020] 优选地，还包括旁路隔离开关；
[0021] 所述旁路隔离开关与所述串联电容器并联。
[0022] 优选地，还包括串联隔离开关；
[0023] 所述串联隔离开关通过所述串联隔离开关相串联后连接在特高压输电线路上。
[0024] 优选地，所述阻尼电感为空心电抗器。
[0025] 优选地，还包括分别设置在所述串联电容器两端的串联在输电线路上的断路器。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0027] 通过增加串联电容器的放电支路来抑制串补的放电电流，这是因为增加放电支路 相当于增加了阻尼电感，这样可以使放电电流降低。从而在相同串联电容器参数以及串联 电容器电压下，降低了串联电容器经过火花间隙、阻尼电感等元件时的放电电流的幅值。这 样在特高压输电线路上，便可以降低串补火花间隙研制难度，缩短火花间隙绝缘性能恢复 时间，缩短串联电容器在故障后重新投入的时间，有利于提高特高压输电系统的稳定性。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1是现有技术中超高压或特高压采用的串联补偿装置示意图；
[0030] 图2是本发明提供的特高压串联补偿装置实施例一示意图；
[0031] 图3是本发明提供的特高压串联补偿装置实施例二示意图；
[0032] 图4是特高压采用单个放电回路的串联补偿装置示意图；
[0033] 图5是图3的串联补偿装置对应的发生区内三相短路故障时的串补火花间隙放电 电流波形图；
[0034] 图6是图4的串联补偿装置对应的发生区内三相短路故障时的串补火花间隙放电 电流波形图。
【具体实施方式】
[0035] 首先，为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明实施例提供的技术方 案，首先介绍本领域的几个基本概念。
[0036] 串联补偿装置（以下简称串补）：一般由串联电容器、阻尼回路、火花间隙、旁路开 关等组成，串联在输电线路中，使得输电线路的电气距离缩短，可以起到提高输电线路的输 电能力、提高输电系统的稳定性等作用。
[0037] 放电电流：是指加装串补的线路上发生故障时，串补间隙动作导通，串联电容器经 阻尼回路进行放电产生的电流。
[0038] 线路断路器断口瞬态恢复电压：是指线路上发生故障后，两侧断路器跳闸清除故 障时，在断路器断口两侧形成的过电压，该电压与断路器电源侧、线路侧电压有关。当线路 上装设串补时，由于串补电容器两端残压的作用，使得有串补线路的断路器断口瞬态恢复 电压与无串补时相比要高。
[0039] 根据特高压串补装置的过电压保护策略，将线路故障根据故障位置划分为区内故 障和区外故障，其定义如下；
[0040] 区内故障：指发生在该串补所在线路两侧断路器之间的故障。
[0041] 区外故障：指发生在该串补所在线路两侧断路器之外的故障。
[0042] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面首先介绍一种现有技 术中典型的单电容器+单阻尼回路的串联补偿装置。
[0043]参见图1，该图为现有技术中超高压或特高压采用的串联补偿装置示意图。
[0044] 该串联补偿装置包括：串联电容器C、保护用的金属氧化物限压器（MOV，Metal Oxide Voltage Limiter)、阻尼回路D、火花间隙S、旁路开关QF组成，此外还包括旁路隔离 开关QS1、串联隔尚开关QS2和QS3 ;
[0045] MOV是限制串联电容器C电压的主保护；火花间隙S是MOV和串联电容器C的后 备保护；旁路开关QF是系统检修、调度的必要装置，同时也为火花间隙S及去游离提供必要 条件；阻尼回路D则用于限制串联电容器C放电电流，防止串联电容器C、火花间隙S、旁路 隔离开关QS1在放电过程中损坏。
[0046] 特高压串补线路发生区外故障和区内故障时，对串补保护系统性能要求为：
[0047] (1)发生区外故障时，串补火花间隙和旁路开关不允许动作，不允许旁路串补；
[0048] (2)发生区内故障时，允许旁路串补，当串补MOV电流和能耗大小达到整定值时， 控制系统就发出火花间隙旁路触发命令，同时命令旁路开关合闸，将串补和M0V旁路。
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。
[0051] 首先介绍本发明提供的技术方案基于的基本原理。
[0052] 串补线路发生严重区内故障时，串补火花间隙动作时，通过电容器、火花间隙的放 电电流很大。
[0053] 为了限制放电电流的幅值，确保串联电容器和火花间隙的安全运行，串补中一般 都装设阻尼回路，目前常用的阻尼回路采用"电感+M0V串电阻型"，其由空心电抗器和带 M0V(金属氧化物限压器）的串联电阻构成。
[0054] 当串补火花间隙触发导通时，串补电容器上储存的能量经"串补电容器一阻尼回 路的电阻、电感及M0V-间隙"回路放电，使得串补电容器的电场能转化为阻尼电感的磁场 能以及阻尼电阻、阻尼M0V的热能，可以用如下公式表述：
【主权项】
1. 一种特高压串联补偿装置，其特征在于，包括：串联电容器、第一金属氧化物限压器 MOV和至少两路放电支路； 所述串联电容器串联在特高压输电线路上； 所述第一 MOV并联在所述串联电容器的两端； 每路所述放电支路并联在所述串联电容器的两端构成所述串联电容器的放电电流的 路径。
2. 根据权利要求1所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，所述放电支路包括阻尼 回路和火花间隙； 所述阻尼回路和火花间隙串联。
3. 根据权利要求2所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，所述阻尼回路包括：阻尼 电阻、阻尼电感和金属氧化物限压器MOV ; 所述阻尼电阻和MOV串联后与所述阻尼电感并联。
4. 根据权利要求3所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，每个所述阻尼回路中各 个元器件的参数不相同。
5. 根据权利要求2-4任一项所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，还包括一个旁 路开关； 所述旁路开关并联在任意一个所述火花间隙的两端。
6. 根据权利要求1-4任一项所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，所述放电支路 为两路。
7. 根据权利要求1所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，还包括旁路隔离开关； 所述旁路隔离开关与所述串联电容器并联。
8. 根据权利要求1所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，还包括串联隔离开关； 所述串联隔离开关通过所述串联隔离开关相串联后连接在特高压输电线路上。
9. 根据权利要求3所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，所述阻尼电感为空也电 抗器。
10. 根据权利要求1所述的特高压串联补偿装置，其特征在于，还包括分别设置在所述 串联电容器两端的串联在输电线路上的断路器。
【专利摘要】本发明提供一种特高压串联补偿装置，包括：串联电容器、第一金属氧化物限压器MOV和至少两路放电支路；串联电容器串联在特高压输电线路上；第一MOV并联在所述串联电容器的两端；每路放电支路并联在串联电容器的两端构成串联电容器的放电电流的路径。通过增加串联电容器的放电支路来抑制串补的放电电流，增加放电支路相当于增加阻尼电感，使放电电流降低。从而在相同串联电容器参数以及串联电容器电压下，降低了串联电容器经过火花间隙、阻尼电感等元件时的放电电流的幅值。在特高压输电线路上，便可以降低串补火花间隙研制难度，缩短火花间隙绝缘性能恢复时间，缩短串联电容器在故障后重新投入的时间，有利于提高特高压输电系统的稳定性。
【IPC分类】H02H9-02
【公开号】CN104659769
【申请号】CN201310595033
【发明人】郑彬, 班连庚, 项祖涛, 王晓彤, 张媛媛, 杜宁, 韩亚楠
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日