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1、(10)申请公布号 CN 104158183 A (43)申请公布日 2014.11.19 CN 104158183 A (21)申请号 201410406359.9 (22)申请日 2014.08.18 H02J 3/00(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100031 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网智能电网研究院 中电普瑞科技有限公司 (72)发明人 章利刚 刘慧文 赵波 李庆光 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 11271 代理人 徐国文 (54) 发明名称 一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容 器补偿装置 (57) 摘要 本发明。
2、提供一种采用平层并联式阻尼电抗器 的串联电容器补偿装置， 包括串联电容器组 C、 第 一金属氧化物限压器 MOV、 旁路开关 BP 和阻尼回 路 ； 所述阻尼回路与所述旁路开关 BP 串联后与并 联的所述串联电容器组 C 和所述第一金属氧化物 限压器 MOV 并联 ； 所述阻尼回路包括阻尼电抗器 L1、 阻尼电抗器L2、 第二金属氧化物限压器MOV和 电阻 R， 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 并联后与串联的所述第二金属氧化物限压器 MOV 和所述电阻并联 ； 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼 电抗器 L2 为电感值相等， 额定电流相等的单相干 式自冷空心阻尼电抗器。使用该布置的。
3、串联电容 器补偿装置荷载均衡、 成本低廉、 空间利用率高， 方便了串联电容器补偿装置的设计及材料选型。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104158183 A CN 104158183 A 1/1 页 2 1. 一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置， 包括串联电容器组 C、 第 一金属氧化物限压器 MOV、 旁路开关 BP 和阻尼回路 ； 所述阻尼回路与所述旁路开关 BP 串联 后与并联的所述串联电容器组 C 和所述第。
4、一金属氧化物限压器 MOV 并联 ； 其特征在于 ： 所 述阻尼回路包括阻尼电抗器 L1、 阻尼电抗器 L2、 第二金属氧化物限压器 MOV 和电阻 R， 所述 阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 并联后与串联的所述第二金属氧化物限压器 MOV 和所 述电阻并联 ； 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 为电感值相等， 额定电流相等的单相干式自 冷空心阻尼电抗器。 2. 如权利要求 1 所述的一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置， 其特 征在于 ： 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 安装在同一水平面上。 3. 如权利要求 2 所述的一种采用平层并联式阻尼电。
5、抗器的串联电容器补偿装置 ； 其特 征在于 ： 所述阻尼电抗器L1和所述阻尼电抗器L2包括圆柱体形的电感线圈和同轴安装在所述 电感线圈侧壁上方的龙骨架 ； 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 包括所述电感线圈 顶端的上层接线端子和所述电感线圈底端的下层接线端子， 所述上层接线端子在所述电感 线圈底面上的投影与所述下层接线端子之间的距离等于所述电感线圈的直径。 4. 如权利要求 3 所述的一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置 ； 其特 征在于 ： 所述阻尼电抗器 L1 的下层接线端子 J1 通过汇流母线 M1 与所述阻尼电抗器 L2 的下层 接线端子 J2 相连， 所述下层。
6、接线端子 J2 为所述汇流母线 M1 的出线端。 5. 如权利要求 4 所述的一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置 ； 其特 征在于 ： 所述下层接线端子 J1 与所述下层接线端子 J2 之间的汇流母线 M1 的长度等于所述阻 尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 之间的最短距离与所述阻尼电抗器直径的数值求和。 6. 如权利要求 3 所述的一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置 ； 其特 征在于 ： 所述阻尼电抗器的龙骨架与所述阻尼电抗器的上层接线端子电气相连， 所述阻尼电抗 器 L1 的龙骨架通过汇流母线 M2 与所述阻尼电抗器 L2 的龙骨架连接， 所述阻尼电抗器 。
7、L1 和所述阻尼电抗器 L2 之间的汇流母线 M2 的长度等于所述阻尼电抗器 L1 与所述阻尼电抗 器 L2 之间的最短距离。 7. 如权利要求 6 所述的一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置 ； 其特 征在于 ： 所述阻尼电抗器 L1 的上层接线端子为进线端。 权 利 要 求 书 CN 104158183 A 2 1/4 页 3 一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种串联电容器补偿装置， 具体讲涉及一种采用平层并联式阻尼电抗 器的串联电容器补偿装置。 背景技术 ： 0002 现有的一次能源和电力负荷在地理位置上的分布存在很大差异，。
8、 部分地方这一差 异尤为突出。 随着经济发展， 能源供给与电力消费间的供需矛盾日趋严重， 远距离、 大容量、 跨区域输电能够有效缓解电力供需矛盾， 成为现代电力系统最重要的特征之一， 同时也对 电网的输电能力提出了更高的要求。 将电力电容器串联于交流输电线路中的交流输电系统 的串联电容补偿技术， 补偿交流输电线路的部分感性阻抗， 实现了增加线路输送容量、 提高 系统稳定性、 降低网损、 节约投资等目的。世界各国电力系统已广泛使用了这一技术。 0003 随着500kV电网大容量串补装置的应用， 特别是在750kV及特高压电网的应用， 一 次设备的电压、 电流、 容量成倍增长， 设备制造难度日益凸。
9、显， 部分设备的制造水平在现有 技术和材料上已经接近极限， 需要拓宽思路， 改变制造或安装设计方案， 确保设备和电网的 运行安全。 0004 串补装置中的阻尼电抗器， 既需要阻尼串联电容器组放电电流在故障时刻保护电 容器组及旁路设备， 在特定工况下， 还需要长期串联在线路中运行。 0005 常规的串补装置采用单台阻尼电抗器， 单台阻尼电抗器体积和重量巨大， 由于电 抗器的磁场作用， 一定范围内不能布置导磁材料， 不利于空间利用 ； 同时单台设备重量过 大， 导致局部荷载过大， 对串补平台的材料选择和抗震设计造成困难， 所以需要提供一种解 决这些问题的新技术方案。 发明内容 ： 0006 为了克。
10、服现有技术中所存在的上述不足， 本发明提供一种采用平层并联式阻尼电 抗器的串联电容器补偿装置。 0007 本发明提供的技术方案是 ： 一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装 置， 包括串联电容器组C、 第一金属氧化物限压器MOV、 旁路开关BP和阻尼回路 ； 所述阻尼回 路与所述旁路开关 BP 串联后与并联的所述串联电容器组 C 和所述第一金属氧化物限压器 MOV 并联 ； 其改进之处在于 ： 所述阻尼回路包括阻尼电抗器 L1、 阻尼电抗器 L2、 第二金属氧 化物限压器MOV和电阻R， 所述阻尼电抗器L1和所述阻尼电抗器L2并联后与串联的所述第 二金属氧化物限压器 MOV 和所述电阻。
11、并联 ； 0008 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 为电感值相等， 额定电流相等的单相干 式自冷空心阻尼电抗器。 0009 优选的， 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 安装在同一水平面上。 0010 进一步， 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 包括圆柱体形的电感线圈和同 轴安装在所述电感线圈侧壁上方的龙骨架 ； 所述阻尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 包括 说 明 书 CN 104158183 A 3 2/4 页 4 所述电感线圈顶端的上层接线端子和所述电感线圈底端的下层接线端子， 所述上层接线端 子在所述电感线圈底面上的投影与所述下层接线端子之间的。
12、距离等于所述电感线圈的直 径。 0011 进一步， 所述阻尼电抗器 L1 的下层接线端子 J1 通过汇流母线 M1 与所述阻尼电抗 器 L2 的下层接线端子 J2 相连， 所述下层接线端子 J2 为所述汇流母线 M1 的出线端。 0012 进一步， 所述下层接线端子 J1 与所述下层接线端子 J2 之间的汇流母线 M1 的长度 等于所述阻尼电抗器L1和所述阻尼电抗器L2之间的最短距离与所述阻尼电抗器直径的数 值求和。 0013 进一步， 所述阻尼电抗器的龙骨架与所述阻尼电抗器的上层接线端子电气相连， 所述阻尼电抗器 L1 的龙骨架通过汇流母线 M2 与所述阻尼电抗器 L2 的龙骨架连接， 所述。
13、阻 尼电抗器 L1 和所述阻尼电抗器 L2 之间的汇流母线 M2 的长度等于所述阻尼电抗器 L1 与所 述阻尼电抗器 L2 之间的最短距离。 0014 进一步， 所述阻尼电抗器 L1 的上层接线端子为进线端。 0015 与最接近的技术方案相比， 本发明具有如下显著进步 ： 0016 1、 本发明所提出的串联电容器补偿装置高压平台荷载更加均衡， 有利于提高平台 抗震能力。 0017 2、 本发明所提出的采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置接线方简 单、 清晰， 具备大电流通流能力。 0018 3、 串联电容器补偿装置中的设备均为常规设备， 串联电容器补偿装置对阻尼电抗 器的通流能力没有特。
14、殊要求， 不增加设备制造难度。 0019 4、 串联电容器补偿装置中的阻尼电抗器的支柱、 端子、 接线等使用较少， 降低了串 联电容器补偿装置的成本和阻尼电抗器的安装难度。 0020 5、 串联电容器补偿装置的阻尼电抗器占用面积小， 空间利用率高， 降低了串联电 容器补偿装置外围设备的布置难度， 方便串联电容器补偿装置的设计及材料选型。 0021 6、 串联电容器补偿装置的阻尼电抗器高度低， 抗风能力强。 附图说明 ： 0022 图 1 为阻尼回路采用单台阻尼电抗器的串联电容器补偿装置原理图 ； 0023 图 2 为阻尼回路采用采用两台阻尼电抗器并联的串联电容器补偿装置原理图 ； 0024 图。
15、 3 为采用两段汇流母线的平层并联式结构的阻尼电抗器俯视图 ； 0025 图 4 为采用电抗器龙骨作为汇流母线的平层并联式结构的阻尼电抗器俯视图 ； 0026 图 5 为平层并联式结构和单台阻尼电抗器结构的布置对比示意图 ； 0027 图 6 为叠放并联式结构的阻尼电抗器布置示意图。 0028 其中1-阻尼电抗器L1的下层接线端子、 2-阻尼电抗器L2的下层接线 ； 3-出线端 ； 4- 阻尼电抗器 L1 的上层接线端子 ； 5- 阻尼电抗器 L2 的上层接线端子 ； 6- 进线端 ； 7- 阻尼 电抗器 ； 8 绝缘子支撑结构。 具体实施方式 ： 0029 为了更好地理解本发明， 下面结合说。
16、明书附图和实施例对本发明的内容做进一步 说 明 书 CN 104158183 A 4 3/4 页 5 说明 ： 0030 现有的采用单台阻尼电抗器的串联电容器补偿装置的原理图如图 1 所示 ： 为了便 于说明， 图中隔离开关所带的接地开关没有画出。 其中 ： C ： 串联电容器组 ； MOV ： 金属氧化物 限压器， 用于保护C ； GAP ： 触发型间隙， 用于C的后备保护 ； L ： 阻尼回路中阻尼电抗器 ； R ： 阻 尼回路中电阻器 ； BP ： 旁路开关。 0031 图 1 中的阻尼回路用来限制旁路设备动作时产生的电容器放电电流的幅值和频 率， 并对放电振荡提供足够的阻尼， 达到保护。
17、电容器组及旁路设备的目的。 0032 阻尼回路采用 “阻尼电抗器并联电阻器+MOV” 结构， 阻尼电抗器不但需放电过程中 承受较高的串联电容器组峰值放电电流和系统故障电流， 在特定工况下， 还需长期通过线 路额定电流， 所以阻尼电抗器设计时选取的额定电流要满足线路额定电流的要求。 0033 对于容量更大的超 / 特高压串补装置中的阻尼电抗器， 其具有额定电流大、 电感 值大等特点。电抗器产品外形尺寸及重量主要取决于其容量， 电抗器的容量计算公式为 ： 0034 QL I22fL (VA) (1) 0035 式中 ： QL: 电抗器额定容量 ； I: 电抗器额定电流 ； f: 电抗器额定频率 ；。
18、 L ： 电容器额 定电感。 0036 公式 (1) 表明 ： 电抗器额定电流和电感值越大， 容量越大， 相应的在体积和重量上 增加也越大， 特别是特高压电网的线路额定电流一般为目前国内超高压电网线路额定电流 的 2 倍， 即使不考虑阻尼电抗器电感值的变化， 容量也增加了 4 倍。体积和重量的增加对串 补装置的电气设计、 结构设计、 产品的运输和安装都有着不利的影响。 0037 串补装置的设备安装在钢结构平台上， 由数根支柱绝缘子支撑钢结构平台以满足 系统对地绝缘要求和串补装置的抗震要求， 钢结构平台上设备需紧凑布置， 以节约工程建 设成本及用地成本。 对于容量较大的电抗器， 由于重量增加， 。
19、使得安装电抗器部分的钢结构 平台受力集中， 这一因素直接影响钢结构平台的受力设计且对抗震设计不利 ； 同时， 由于电 抗器的电磁作用会在其电磁影响区域内的导磁材料(例如普通钢、 铁)上会产生涡流， 使该 类材料发热及氧化， 影响使用寿命， 所以电抗器一定倍数的直径范围内不能布置含有导磁 材料的设备， 体积的增大将导致这个区域扩大， 使得钢结构平台上产生较大不能使用的空 间， 不利于设备的布置 ； 上述变化还将对电抗器的安装及运输产生影响。 0038 本申请提出一种采用平层并联式阻尼电抗器的串联电容器补偿装置， 如图 2 所 示 ： 串联电容器补偿装置中的阻尼回路采用两台阻尼电抗器并联， 再与 。
20、“电阻 +MOV” 支路或 其他形式支路并联的结构， 阻尼电抗器采用平层布置方式并联安装， 由两台具有良好均流 特性的阻尼电抗器平层并联， 大大降低了产品制作工艺要求， 也为工程设计、 运输、 安装提 供了便利。 0039 两台并联的阻尼电抗器电感值相等， 额定电流相等， 每台阻尼电抗器的额定电流 等于采用单台阻尼电抗器方案时设计值的两台并联的阻尼电抗器中任何一台的容量为 单台设计值的 0040 阻尼电抗器采用单相干式自冷空心阻尼电抗器， 较其他形式的阻尼电抗器， 具有 重量轻、 易安装运输、 免维护等特点。 说 明 书 CN 104158183 A 5 4/4 页 6 0041 串联电容器补。
21、偿装置中的阻尼电抗器接线方式的俯视图如图 3 和图 4 所示 ： 0042 图 3 中两台电抗器通过 M1、 M2 两条母线并联， 并通过 M1 母线和 M2 母线汇流， 由于 阻尼电抗器的额定电流大， 汇流母线的通流截面及管径都需相应增加， 加上放电时的电动 力， 对阻尼电抗器的端子受力要求过高， 不利用产品设计 ； 0043 为了克服图3中接线方式所存在的缺陷， 在图3的基础上进行改进， 改进后的阻尼 电抗器接线方式如图 4 所示 ： 0044 图 4 中利用阻尼电抗器龙骨架作为汇流母线的一部分， 解决了端子的受力问题， 减少了连接导线和金具， 在空间布置上更加优化， 具有安全可靠、 设计。
22、经济等特点。 0045 图 5 中给出了单台结构阻尼电抗器结构和平层并联式结构的布置对比示意， 图中 虚线内为阻尼电抗器电磁影响区域， 区域内不能布置含有导磁材料的设备。由于单台结构 的阻尼电抗器直径大， 电磁影响区域广， 不利于其他设备的布置， 同时重量大、 受力点集中， 不利于支撑结构及抗震设计。 采用平层并联式结构布置的电抗器直径小， 电磁影响区域小， 有利于串联电容器补偿装置中的其他设备的布置， 又由于质量轻， 将本来单个受力区域分 散成两个， 有利于支撑结构及抗震设计。在保证设计要求的安全距离外， 布置更加紧凑， 可 节约工程的用地成本。 0046 例如特高压项目中采用两台平层并联布。
23、置的 ZKK-1000-3150-3.366( 代号 - 系统 电压 - 额定电流 - 额定电感 ) 型阻尼电抗器， 直径为 2 米， 单台重量 6 吨 ； 如果采用单台布 置， 型号应为 ZKK-1000-6300-1.683 的产品， 其直径大约为 2.6 米， 重量接近 10 吨。 0047 图 6 为叠放并联式结构的阻尼电抗器布置示意图， 将两台阻尼电抗器堆叠布置， 解决了电磁影响导致所占区域增大的问题。但两台阻尼电抗器叠放布置， 使得受力点较单 台结构的更加集中， 同时高度的增加， 风速对于设备的影响也成倍增加， 不利于支撑结构设 计和抗震设计。同时， 这种结构还会产生互感、 电场强度设计、 电晕设计等新的问题。本申 请中串联电容器补偿装置的阻尼电抗器采用平层并联方式， 避免了上述缺陷。 0048 以上仅为本发明的实施例而已， 并不用于限制本发明， 凡在本发明的精神和原则 之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。 说 明 书 CN 104158183 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104158183 A 7 2/2 页 8 图 6 说 明 书 附 图 CN 104158183 A 8 。