[实用新型]箱式串联电容补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种串联电容补偿装置，尤其是一种部分设备安装在密闭金属箱内的箱式串联电容补偿装置。

背景技术

电气化铁道牵引供电系统中承担电能传送的输电网的输电线路是具有较大阻抗的输电线路，大部分的单线区段中，输电线路每公里的等效阻抗为Z＝(0.23+j0.46)欧，式子中j表示感性阻抗与纯阻性阻抗之间存在的相位角，输电线路的等效阻抗中感抗比重较大，造成电力机车从输电线路取电时，输电线路形成电压降落、电压损失，从而导致电力机车受电弓处电压低于牵引变电所母线电压，造成列车运行缓慢，在区段中行走时间延长。因此，需要在输电网的两条输电线路之间串联一串联电容补偿装置以增大输电线路的容抗，使电力机车取电时输电线路的电压降落、电压损失减少，保证电力机车的正常运行。

现有的串联电容补偿装置均由分立元件构成，并设置在户外，采用网栅进行隔离。由于分立元件设置在户外，受风吹雨露的侵蚀，串联电容补偿装置在运行一段时间后，元件的锈蚀严重，需要经常对其进行保养。并且，由于装置只有网栅进行隔离，无关人员或动物等较容易进入网栅内对串联电容补偿装置造成损坏，导致装置的故障率较高，检修频繁。同时，由于串联电容补偿装置需与输电线路串联，其电压一般为27.5千伏，故选用分立元件时，需挑选耐压等级在27.5千伏以上的元件，造成串联电容补偿装置生产成本昂贵，体积庞大，不便于运输与安装。再者，现有的串联电容补偿装置在电气设计上也存在不足，在输电线路发生短路时，容易在电容器上产生过大电流导致电容器的损坏。

参见图1，是现有的串联在两条输电线路之间的串联电容补偿装置的电原理图。在输电网3的第一输电线路1和第二输电线路2之间串联有单极隔离开关QS1，并有一双极隔离开关QS2与单极隔离开关QS1并联。单极隔离开关QS1与双极隔离开关QS2组成隔离开关组，可控制电容器C投入或退出使用。正常使用时，电容器C投入使用，即单极隔离开关QS1处于断开状态，双极隔离开关QS2处于闭合状态。电容器C通过双极隔离开关QS2串联在第一输电线路1与第二输电线路2之间，以增加第一输电线路1和第二输电线路2的容抗。另外，该串联电容补偿装置还设有第一保护设备，即放电间隙FJ和快速旁路开关S，两者相互并联，同时也串联接在第一输电线路1上。其中快速旁路开关S由保持线圈M1、吸合线圈M2和触点K组成，保持线圈M1、吸合线圈M2的一端连接到第一输电线路1上，另一端连接在一起，并与触点K连接。同时，放电间隙FJ和快速旁路开关S通过电抗器L连接到第二输电线路2上。电容器C的两端还设置有两个防雷器F1和F2。

正常使用时，单极隔离开关QS1断开，双极隔离开关QS2闭合，电容器C便串联在第一输电线路1与第二输电线路2之间。当输电网3发生故障时，第一输电线路1和第二输电线路2上会产生大电流，从而在电容器C两端产生高电压。该高电压也会形成在放电间隙FJ的两端，放电间隙FJ的两个球极之间的空气绝缘间隙迅速被击穿，并通过电抗器L、快速旁路开关S的保持线圈M1、吸合线圈M2形成导通回路。当电流流经保持线圈M1和吸合线圈M2，快速旁路开关S的触点K闭合，吸合线圈M2和放电间隙FJ被旁路，放电间隙FJ熄弧，恢复原来的绝缘状态。而保持线圈M1和触点K上仍有电流流过，直到短路电流消失，保持线圈M1失电，触点K断开，恢复初始状态。

这种串联电容补偿装置的电气设置中，电容器C直接串接在两条输电线路上，一旦输电网发生故障，短路电流会对电容器C造成很大冲击，容易造成电容器C的损坏，不利于串联电容补偿装置的长期工作。

而现有的变电所使用的串联电容补偿装置的电气设计与前述的有所不同，其电原理图如图2所示。现有变电所使用的串联电容补偿装置同样使用有单极隔离开关QS1与双极隔离开关QS2组成的隔离开关组，且单极隔离开关QS1直接串接在第一输电线路1与第二输电线路2之间，双极隔离开关QS2、电容器C均与单极隔离开关QS1并联。同时，该串联电容补偿装置的保护设备由放电间隙FJ、电流互感起TA、电阻R组成的第一串联支路以及旁路断路器QF、电抗器L组成的第二串联支路组成，两串联支路分别与电容器C并联，且两串联支路中间通过导线连接，即电阻R与电抗器L两端均连接在一起。