[实用新型]一种分布式串联电容器补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种串联电容器补偿技术领域的装置，具体讲涉及一种分布式串联电容器补偿装置。

背景技术

灵活交流输电(flexible alternative current transmission systems，FACTS)是基于电力电子技术和控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位、功率等实施灵活快速调节的一种交流输电技术；可用于对系统的有功和无功潮流进行灵活控制，以达到提高线路输送能力、阻尼系统振荡、提高系统稳定水平、改善电能质量、提高可靠性等目的。FACTS技术改变了传统交流输电的概念，使现代的电力系统发生了重大变化。

大型FACTS装置功能强大、结构复杂，占地面积较大，一次性投资成本巨大，对参与日常运行管理与维护检修的专业技术人员要求也较高，且FACTS装置中控制保护系统、电力电子器件和冷却系统等的可靠性和电网运营公司的要求还有些差距。针对上述客观情况，美国佐治亚理工学院的Divan Deepak教授等人最早提出了分布式灵活交流输电(Distributed FACTS，D-FACTS)概念。D-FACTS核心是小容量的分布式串联补偿器，即分布式FACTS控制器(Distributed FACTS Controller，DFC)。如图1所示，图1为DFC的安装位置示意图，通过将大量DFC分布地挂接在电力传输线上，通常位于杆塔的两侧，可达到以下效果：

(1)调节线路的等值电感，控制断面潮流，以减轻拥塞，限制环流，增大电力传输能力等；

(2)抑制次同步振荡；

(3)补偿线路的等值电感，提高被补偿线路的输送能力；

(4)补偿线路的等值电感，调整被补偿线路的电压。

D-FACTS主要包括分布式串联阻抗(Distributed Series Impedance，DSI)、分布式串联电抗(Distributed Series Reactor，DSR)、分布式静止串联补偿器(Distributed Static Series Compensator，DSSC)和分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller，DPFC)。DFC中功能最强的为DSSC，结构最为简洁且最早在实际电网中得到应用的是DSR，对于相同的重量限制，DSR容量应是最大的。

如图2、3所示，图2、3分别为DSR的主电路结构实施方案示意图和DSSC的主电路结构实施方案示意图，采用单匝变压器(Single Turn Transformer，STT)的DFC无需断开所要挂装的电力传输线路。单匝变压器的圆筒状铁芯由两部分组成，能将输电线路放入铁芯环内，然后再卡合在一起，形成完整的磁路，采用单匝变压器的DFC安装极为方便简单，不占地面面积，也避免了高压绝缘带来的问题；同时，DFC可根据电网需求分期制造安装，分散投资，并能实现灵活调整安装线路。通过控制中心改变所在线路的串联补偿度和DFC的控制策略，以满足电力系统网络化、智能化发展的需求。

采用单匝变压器的DFC最大特点就是不需要断开电力传输线，直接挂接在电力传输线上。而低压配电网的电力杆塔较为单薄，电力传输线也相对较细，不宜在电力传输线上再额外挂接相应设备。按照现阶段的技术成熟度，对于常规要求的补偿容量值，很难将DFC的重量控制在10kg以内，因此，不宜将DFC直接挂接在配电网的电力传输线上，可采用柱上户外断路器安装方案。采用柱上安装方案后，可以不需要单匝变压器，同时对DFC的重量控制要求也可略微放宽些。

串联电容器补偿装置是将电容器串联于交流输电线路中，用于补偿交流输电线路的部分感性阻抗，从而达到增加线路的输送容量、提高系统的稳定性、节约投资等目的。在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，输电线路的输送能力受到越来越多的限制。串联电容器补偿装置是解决该问题，提高输电线路输送能力的重要手段之一。

20世纪80年代以前，大部分固定串补没有金属氧化物限压器，只用火花间隙来限制串联电容器的过电压。区外故障时，只用火花间隙的主电路结构会影响串联电容器的快速重投，这对提高电力系统的暂态稳定性是非常不利的。

20世纪80年代以来，引入了金属氧化物限压器，解决了区外故障时串联电容器快速重投的问题。超高压、特高压输电系统固定串补的典型主电路结构如图4所示，包括旁路隔离开关1、串联隔离开关2、接地开关3、串联电容器4、金属氧化物限压器5、阻尼装置6、火花间隙7、旁路断路器8。其中，串联隔离开关2和接地开关3存在互锁关系。