一种磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置

摘要

本发明提供了一种适用于超/特高压输电系统的磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置，包括磁控式可控并联电抗器单相本体、试验电源、整流装置、滤波装置和并联电容器；所述磁控式可控并联电抗器单相本体包括网侧绕组、控制侧绕组和补偿侧绕组；所述试验电源、整流装置和滤波装置分别对应连接所述网侧绕组、控制侧绕组和补偿侧绕组；所述并联电容器与网侧绕组并联。本发明利用一般试验室并联电容器，可以模拟现场实际工况，出厂前完成装置整体性能测试，节省了成本。

说明书

技术领域

本发明属于超高压、特高压技术领域，具体涉及一种适用于超/特高压输电系统的磁控式 可控并联电抗器联合调节试验装置。

背景技术

可控并联电抗器是解决超/特高压输电系统中无功电压调节和限制过电压对并联电抗器 不同需求之间矛盾的关键技术手段之一。可控并联电抗器不仅能随着线路传输容量的变化而 自动连续或分级调节自身的容量，而且当线路轻载时，一旦发生暂态过程，它会迅速将容量 调节至最大值，限制故障引起的工频过电压，提高系统的暂态稳定性。同时，对于系统的各 种震荡也可起到一定的抑制作用，在一定程度上提高了系统的动态稳定性。其工作原理为： 在系统正常的情况下，通过调节可控并联电抗器的容量可以达到无功和电压调节的目的，在 系统暂态(如接地故障)时，配合合适的中性点小电抗，可以抑制工频过电压和潜供电流，提 高重合闸成功率，保证系统的安全稳定运行，可控并联电抗器的这些作用可有效提高电网的 运行效益，其还具有提高线路输送能力、提升电网稳定水平、减少电网损耗等作用。现今， 在特高压输电中，可控并联电抗器的作用将更加明显。

可控并联电抗器主要包括磁控式可控并联电抗器（magnetically controlled shunt 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联合调节试验是可控并联电抗器设备安全运行的必要保证，联合 调节试验是在投入实际工程前，结合可控并联电抗器本体、整流装置、滤波装置进行的完整 的功能性试验，可按照实际工况对装置进行整体测试，验证整体设备的设计和参数选择，检 测和发现设备问题，解决存在的隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种磁控式可控并联电抗器联合调节试验装 置，利用一般试验室并联电容器，可以模拟现场实际工况，出厂前完成装置整体性能测试。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置，所述装置包括磁控式可控并 联电抗器单相本体、试验电源、整流装置、滤波装置和并联电容器；所述磁控式可控并联电 抗器单相本体包括网侧绕组、控制侧绕组和补偿侧绕组；所述试验电源、整流装置和滤波装 置分别对应连接所述网侧绕组、控制侧绕组和补偿侧绕组；所述并联电容器与网侧绕组并联。

所述试验电源采用试验变压器或采用电动机和发电机串联组成。

所述试验变压器一次侧连接到三相电源，二次侧输出连接所述网侧绕组。

所述电动机一侧连接到三相电源，另一侧机械输出拖动发电机，发电机输出连接所述网 侧绕组。

所述整流装置包括自励或外励整流变压器、整流阀，自励或外励整流变压器输入端与补 偿侧绕组或外部电源连接，输出端连接到整流阀，整流阀输出连接到所述控制侧绕组。

所述整流装置采用自励方式时，自励整流变压器连接到补偿侧绕组；其采用外励方式时， 外励整流变压器连接到外励电源。

所述滤波装置并联在补偿侧绕组母线上，滤除的谐波包括5次以及7次谐波。

所述并联电容器输出容性无功，所述并联电容器发出的容性无功随着磁控式可控并联电 抗器单相本体输出感性无功容量的增大而增大，以保证母线电压的稳定，且保持电源的无功 平衡。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）可联合单相磁控式可控并联电抗器本体、整流装置及滤波装置，出厂前在试验室近 似模拟实际工况进行试验；

（2）网侧绕组与试验电源连接，并联电容器与网侧绕组同时接入试验电源，随着磁控式 可控并联电抗器单相本体输出容量的变化，并联电容器输出无功可随之变化，可以在有效模 拟可控并联电抗器的磁控式可控并联电抗器单相本体输出容量、输出特性、励磁特性的同时， 保证电源侧母线电压的稳定，有效减少对于测试电源的容量需求，并基本模拟了装置使用的 现场工况；

（3）不需要特殊试验设备，利用一般试验室并联电容器、发电机及电动机的试验电路条 件即可实现，节省了成本；

（4）整流装置采用自励磁方式或外励磁方式，灵活度高，整体可靠性高，并可结合补偿 侧绕组、滤波装置等，可以有效实现磁控式可控并联电抗器的灵活控制方式，最大限度模拟 现场的实际工作状况，实现对系统的较小冲击；

（5）可以检验励磁系统工作过程中，断路器电流、晶闸管阀电压、电流以及晶闸管阀触 发角度设置等的实际工况，来检验设计、制造和装配中的问题，可模拟磁控式可控并联电抗 器在现场运行，等效提供实际工况中各设备在容量调节切换前后及切换暂态过程中的各设备 电气条件，验证励磁系统输出直流调节过程中触发角度的有效范围，励磁与本体容量输出之 间的有效关系、断路器的电气工作强度等电气性能。

（6）可以短时间内实现磁控式可控并联电抗器容量的多次、多等级输出调节，具有较好 的工程试验实用前景。

附图说明

图1是磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置结构图；

图2是本发明实施例中750kV磁控式可控并联电抗器的联合调节试验一次原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

我国新建的超/特高压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，可以用于解决超/特高压输电线路限制过电压和无功补偿之间的矛盾。本 发明提供了一种适用于超/特高压输电系统的750kV磁控式可控并联电抗器联合调节试验装 置，如图1和图2，包括试验电源（由电动机和发电机组成）、磁控式可控并联电抗器单相本 体、整流装置、并联电容器、滤波装置和必要的开关；

所述磁控式可控并联电抗器单相本体分为网侧绕组、补偿侧绕组和控制侧绕组，所述网 侧绕组与交流电源单相连接，整流装置的交流电源取自补偿侧绕组，控制侧绕组通过外加直 流或自耦整流的形式，在铁心上施加直流励磁电流。补偿侧绕组为控制侧绕组提供励磁电源， 网侧绕组侧装设并联电抗器，该装置可根据磁控式可控并联电抗器单相本体输出的感性无功 输出相应的容性无功，为系统母线提供容性无功以保证系统无功平衡。

补偿侧绕组出线连接到整流装置，整流装置输出端连接到控制侧绕组两端。试验时，并 联电容器与网侧绕组同时接入测试电源母线位置，随着本体输出容量的变化，并联电容器输 出无功可随之变化，可以在有效模拟可控并联电抗器的本体输出容量、输出特性、励磁特性 的同时，保证电源侧母线电压的稳定，有效减少对于测试电源的容量需求，并基本模拟了装 置使用的现场工况；同时，励磁系统可以在自励磁和外励磁的不同方式之间进行切换，在不 同的励磁工况考察装置的输出特性。

三相电源任意两相出线连接到网侧绕组，补偿侧绕组出线连接到整流装置，整流装置输 出端连接到控制侧绕组两端。滤波装置并联在补偿侧绕组，可以有效消除磁控式可控并联电 抗器试验过程中产生的谐波。

所述试验电源采用试验变压器或采用电动机和发电机串联组成。

所述试验变压器一次侧连接到三相电源，二次侧输出连接所述网侧绕组。

所述电动机一侧连接到三相电源，另一侧机械输出拖动发电机，发电机输出连接所述网 侧绕组。

所述整流装置包括自励或外励整流变压器、整流阀，自励或外励整流变压器输入端与补 偿侧绕组或外部电源连接，输出端连接到整流阀，整流阀输出连接到所述控制侧绕组。

所述整流装置采用自励方式时，自励整流变压器连接到补偿侧绕组；其采用外励方式时， 外励整流变压器连接到外励电源。

所述滤波装置并联在补偿侧绕组母线上，滤除的谐波包括5次以及7次谐波。

所述并联电容器输出容性无功，所述并联电容器发出的容性无功随着磁控式可控并联电 抗器单相本体输出感性无功容量的增大而增大，以保证母线电压的稳定，且保持电源的无功 平衡。

本发明所设计的磁控式可控并联电抗器联合试验方法设计方案的具体实现方式如下所 述：

1)磁控式可控并联电抗器单相本体包括网侧、控制、补偿三个绕组。整流装置采用自励 或外励方式，整流装置由整流变压器与整流阀组成。

2)为保证测试系统的母线无功平衡，降低对电源容量的要求，在磁控式可控并联电抗器 网侧绕组设置并联电容器，该装置可根据可控电抗器本体输出的感性无功输出相应的容性无 功。

3)可联合可控并联电抗器本体、励磁装置及滤波装置，出厂前在试验室实现等效实际工 况的试验。

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。