三臺旁路斷路器串聯的超/特高壓分段串聯電容補償裝置的製作方法

2023-12-11 20:35:37 1

專利名稱：三臺旁路斷路器串聯的超/特高壓分段串聯電容補償裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力系統靈活交流輸電領域，涉及一種三臺旁路斷路器串聯的超/特 高壓分段串聯電容補償裝置。具體涉及利用三臺旁路斷路器串聯組合來轉移負荷電流並實 現防誤閉鎖，解決在超/特高壓分段串聯補償裝置中存在的旁路隔離開關轉移電流超標問 題。
背景技術：
全球一次能源和電力負荷在地理位置上的分布存在很大差異，這一差異在我國表 現的尤為突出。隨著經濟發展，能源供給與電力消費間的供需矛盾日趨嚴重，遠距離、大容 量、跨區域輸電能夠有效緩解電力供需矛盾，成為現代電力系統最重要的特徵之一，但同時 也對電網的輸電能力提出了更高的要求。交流輸電系統的串聯電容補償技術(簡稱串補)是將電力電容器串聯於交流輸 電線路中，補償交流輸電線路的部分感性阻抗，從而達到增加線路輸送容量、提高系統穩定 性、降低網損、節約投資等目的。在遠距離、大容量輸電系統中，隨著輸電距離的增加，其輸 送能力受到越來越多的限制，而串補是解決這個問題、提高超/特高壓輸電線路送電能力 的重要手段之一，具有非常巨大的經濟價值，目前在世界各國電力系統中獲到了廣泛的應 用。我國已經形成以500kV輸電線路為主的超高壓電網架構，750kV超高壓輸電線路 即將成為西北電網的主幹網架。超高壓輸電線路承擔著日益繁重的輸電任務，發揮著巨大 的經濟效益，但隨著輸電距離和輸電容量的增加，超高壓電網的輸送能力和穩定水平亟待 提高。特高壓輸電技術是世界電力科技領域的前沿技術，特高壓輸電能夠提高輸送容量，增 加經濟輸電距離，在減少輸電損耗、節約線路走廊佔地、節省工程投資等方面也具有明顯優 勢，未來我國將形成以特高壓電網為主幹的堅強電網結構。我國的超/特高壓電網在輸送 距離上一般大於國外的超/特高壓系統，輸送容量也十分可觀。因此，我國在建設超/特高 壓輸電系統時，需要採用串聯電容補償裝置，以便提高輸送能力，充分發揮超/特高壓系統 設備投資的經濟效益。大容量500kV串補裝置、750kV串補裝置和特高壓串補裝置，具有額定電流大、電 壓等級高、容量大等特點，串補裝置在設計上存在一定的特殊性，分段串補的形式經常被採 用。在投退串補時，常規旁路隔離開關的轉移電流能力已經不能滿足要求，有必要結合分段 串補的特點，採取措施解決這一問題。串聯電容補償裝置通常採用旁路隔離開關和串補保護用旁路斷路器配合的方式 進行投入和退出操作，但對於容量更大的超/特高壓串聯電容補償裝置，由於其具有額定 電流大、阻尼裝置電感值大等特點，常規旁路隔離開關的轉移電流能力已經不能滿足要求。 一種解決了轉移電流超標問題的方案是旁路隔離開關並聯旁路斷路器的分段串補主電路 方案，但該方案在串補裝置運行時如果與旁路隔離開關並聯的旁路斷路器誤合，會導致電 容器組直接放電而引起的電容器組、隔離開關損壞甚至爆炸等非常嚴重的後果。而本發明
3所設計的主電路結構不存在由於斷路器誤合導致的電容器組直接放電的危險，既解決了轉 移電流超標問題，同時又具備極強的防誤功能。國內外未見相同或類似於本發明所提三臺旁路斷路器串聯的超/特高壓分段串 聯電容補償裝置。

發明內容
本發明針對分段串補裝置的特點，提出一種新型超/特高壓分段串聯電容補償裝 置結構，通過新增的一臺旁路斷路器和已有的兩臺旁路斷路器進行串聯組合，實現了串補 投退時的電流轉移功能，大大降低了對旁路隔離開關轉移電流能力的要求，並具有優異的 防誤特性，解決了在超/特高壓分段串聯電容補償裝置中存在的旁路隔離開關轉移電流超 標問題。本發明提出了一種三臺旁路斷路器串聯的超/特高壓分段串聯電容補償裝置，每 段串聯電容補償裝置包括串聯電容器組、金屬氧化物限壓器、火花間隙、阻尼裝置和旁路斷 路器，其中串聯電容器組和金屬氧化物限壓器並聯，火花間隙和旁路斷路器並聯後與阻尼 裝置串聯；旁路隔離開關、平臺隔離開關和用於投入和退出串聯電容補償裝置的第三臺旁 路斷路器為共用設備，該分段串聯電容補償裝置中的兩段串聯電容器組直接通過導線相 連，第三臺旁路斷路器與分段串補的兩臺旁路斷路器直接串聯組合，不改變原有分段串補 其他設備的連接方式；第三臺旁路斷路器連接在分段串補的兩臺旁路斷路器之間，構成由 三臺旁路斷路器串聯組成的電流轉移支路，實現了分段串聯補償裝置投入和退出時的電流 轉移功能。其中的電流轉移功能由三臺旁路斷路器串聯組合實現。其中，投入串聯電容補償裝置時，線路電流先從旁路隔離開關支路轉移到由三臺 斷路器串聯構成的電流轉移支路，然後再轉移到串聯電容器組支路；退出串聯電容補償裝 置時，線路電流先從串聯電容器組支路轉移到由三臺斷路器串聯構成的電流轉移支路，然 後再轉移到旁路隔離開關支路。其中，用於投入和退出串聯電容補償裝置的第三臺旁路斷路器僅當另外兩臺旁路 斷路器均處於合位且兩段串聯電容補償裝置均沒有保護動作時才允許進行合閘操作，否則 第三臺旁路斷路器的合間命令將不予執行。其中，平臺隔離開關和/或旁路隔離開關可帶有接地開關。本發明技術方案的優點是1.本發明所設計的主電路結構簡單新穎，僅通過增加了一臺旁路斷路器就解決了 旁路隔離開關轉移電流超標問題，具有很強的實用性。2.本發明所提出的串補裝置投退順序簡單清晰，符合常規運行操作習慣。3.本發明所提出的方案設備數量少、佔地面積小，不存在運行損耗增加、噪音和發 熱等問題，整體成本低。4.本發明所提出的主電路結構具有極強的防誤功能，即使兩臺斷路器同時誤動也 不存在事故風險。5.本發明所提出的方案具備電氣防誤閉鎖功能，進一步增強了裝置運行安全可靠 性。


為了使本發明的內容被更清楚的理解，並便於具體實施方式
的描述，下面給出與 本發明相關的

如下圖1是三臺旁路斷路器串聯的分段串補主電路結構示意圖。圖2是三臺旁路斷路器串聯的分段串補投退順序示意圖。圖3是旁路隔離開關並聯旁路斷路器的分段串補主電路結構示意圖。圖4是兩臺旁路斷路器誤合時電流迴路示意圖。圖5是防誤電氣閉鎖邏輯圖。
具體實施例方式圖1所示為三臺旁路斷路器串聯的分段串補主電路結構示意圖，為了便於說明， 圖中隔離開關所帶的接地開關沒有畫出，C1、M0V1、GAP1、D1、CB1構成了串補1段，C2、M0V2、 GAP2、D2、CB2構成了串補2段。其中，Line 串補裝置所在線路；Gl 旁路隔離開關；G2、G3 平臺隔離開關；Cl、C2 串聯電容器組；MOVU M0V2 金屬氧化物限壓器，分別用於保護C1、C2 ；GAP1、GAP2 火花間隙，分別用於保護Cl、MOVl和C2、M0V2 ；CB1、CB2 旁路斷路器，分別用於需要時將Cl、C2旁路或重新投入；D1、D2:阻尼裝置；CB3 旁路斷路器，用於和CB1、CB2共同組成電流轉移支路。常規分段串補裝置的投入和退出操作由CB1、CB2和Gl配合實現，這就要求Gl的 轉移電流能力大於串補裝置額定電流，Gl允許的斷口電壓大於阻尼裝置兩端的電壓。但是 對於大容量的500kV串補裝置、750kV串補裝置和特高壓串補裝置，由於串補裝置額定電流 和阻尼裝置電感值都很大，阻尼裝置兩端電壓也很大，對Gl轉移電流和斷口電壓的能力要 求已經超過國家標準對於常規隔離開關的要求，僅採用CB1、CB2和Gl配合的方式將不能實 現對串補裝置的投退操作，強行操作Gl將導致開關燒毀等嚴重設備事故。本發明提出的超 /特高壓分段串聯電容補償裝置結構，利用了旁路斷路器能轉移大電流、斷口電壓很高的特 性，將新增的CB3和CB1、CB2進行串聯組合，既實現了串補裝置投退時的電流轉移功能，又 具備極強的防誤閉鎖功能，大大降低了對Gl轉移電流能力的要求。圖2給出了三臺旁路斷路器串聯的分段串補投退順序示意圖，Il 14分別代表了 不同操作步驟時線路電流的流通路徑。其中，Il表示線路電流流經G1，12表示線路電流流 經G2、Cl、C2、G3，13表示線路電流流經G2、CB1、D1、D2、CB2、G3，14表示線路電流流經G2、 CB1、CB3、CB2、G3。串補裝置投入運行的操作步驟如下串補初始處於退出狀態，即Gl合位，G2、G3分位，CBU CB2合位，CB3合位，線路電 流流流通路徑為Ii ；
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先合G2、G3，再分Gl，線路電流從流通路徑Il轉移到14 ；分CB3，線路電流從流通路徑14轉移到13 ；分CB1、CB2，線路電流從流通路徑13轉移到12，串補裝置完成投入操作。串補裝置退出運行的操作步驟如下串補初始處於投入狀態，即Gl分位，G2、G3合位，CBU CB2分位，CB3分位，線路電 流流通路徑為12 ；合CB1、CB2，線路電流從流通路徑12轉移到13 ；經延時後合CB3，線路電流從流通路徑13轉移到14 ；先合G1，再分G2、G3，線路電流從流通路徑14轉移到II，串補裝置完成退出操作。本發明所設計的主電路結構不存在由於單臺旁路斷路器(CB1、CB2或CB3)誤合導 致電容器組直接放電的危險，裝置運行安全可靠。從圖1可以看出，串補裝置運行時若CBl 或CB2誤合，電容器組將經過各自的阻尼裝置放電，不會導致電容器組直接短路放電，而 CB3誤合也不會形成電容器組放電迴路。與圖3所示的旁路隔離開關並聯旁路斷路器的分 段串補主電路方案相比，雖然該方案也解決了轉移電流問題，但如果在串補裝置運行時CB3 誤合，電容器組將經過由G3、CB3和G2構成的15迴路直接放電，將可能導致電容器組、隔離 開關損壞甚至爆炸等非常嚴重的後果。本發明所設計的主電路結構不存在由於CB1、CB2和CB3中任意兩臺斷路器同時誤 合導致電容器組直接放電的危險，而三臺旁路斷路器同時誤合的概率在工程應用中不予考 慮，因此該主電路具備極強的防誤功能。圖4給出了兩臺旁路斷路器誤合時電流迴路示意 圖，如果CBl和CB2同時誤合，電容器組將經過各自的阻尼裝置放電，不會導致電容器組直 接短路放電。如果CBl和CB3同時誤合，Cl將經過16迴路(流經D1、CB1)和17迴路(流 經D2、CB3、CBl)有阻尼放電，C2繼續正常工作，不會發生電容器組直接短路放電的事故。 上述分析結論還適用於如下工況CB2和CB3同時誤合、串補1段保護動作時CB3發生誤合、 串補2段保護動作時CB3發生誤合。本發明所提出的方案具備電氣防誤閉鎖功能，圖5所示的防誤電氣閉鎖邏輯圖 中，HK3表示CB3的合閘命令，HJ3為CB3的合閘繼電器，冊1、冊2為CB1、CB2的合位節點， BHUBH2表示串補1段、串補2段保護動作。CB3僅當CBl和CB2均處於合位且串補1段和 串補2段均沒有保護動作時才允許進行合閘操作，否則CB3的合閘命令將不予執行，進一步 增強了裝置運行可靠性。 上面通過特別的實施例內容描述了本發明，但是本領域技術人員還可意識到變型 和可選的實施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個實施例的特徵。因此，可以 理解的是這些變型和可選的實施例將被認為是包括在本發明中，本發明的範圍僅僅被附上 的發明權利要求書及其同等物限制。
權利要求
一種三臺旁路斷路器串聯的超/特高壓分段串聯電容補償裝置，每段串聯電容補償裝置包括串聯電容器組、金屬氧化物限壓器、火花間隙、阻尼裝置和旁路斷路器，其中串聯電容器組和金屬氧化物限壓器並聯，火花間隙和旁路斷路器並聯後與阻尼裝置串聯；旁路隔離開關、平臺隔離開關和用於投入和退出串聯電容補償裝置的第三臺旁路斷路器為共用設備，其特徵在於該分段串聯電容補償裝置中的兩段串聯電容器組直接通過導線相連，第三臺旁路斷路器與分段串補的兩臺旁路斷路器直接串聯組合，不改變原有分段串補其他設備的連接方式；第三臺旁路斷路器連接在分段串補的兩臺旁路斷路器之間，構成由三臺旁路斷路器串聯組成的電流轉移支路，實現了分段串聯補償裝置投入和退出時的電流轉移功能。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於其中的電流轉移功能由三臺旁路斷路器串 聯組合實現。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於投入串聯電容補償裝置時，線路電流先從旁 路隔離開關支路轉移到由三臺斷路器串聯構成的電流轉移支路，然後再轉移到串聯電容器 組支路；退出串聯電容補償裝置時，線路電流先從串聯電容器組支路轉移到由三臺斷路器 串聯構成的電流轉移支路，然後再轉移到旁路隔離開關支路。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於用於投入和退出串聯電容補償裝置的第三 臺旁路斷路器僅當另外兩臺旁路斷路器均處於合位且兩段串聯電容補償裝置均沒有保護 動作時才允許進行合閘操作，否則第三臺旁路斷路器的合閘命令將不予執行。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於平臺隔離開關和/或旁路隔離開關可帶有 接地開關。
全文摘要
本發明提供了一種新型超/特高壓分段串聯電容補償裝置，通過新增的一臺旁路斷路器和已有的兩臺旁路斷路器進行串聯組合，實現了串補投退時的電流轉移功能，大大降低了對旁路隔離開關轉移電流能力的要求，並具有優異的防誤特性，解決了在超/特高壓分段串聯電容補償裝置中存在的旁路隔離開關轉移電流超標問題。
文檔編號H02J3/18GK101969203SQ20101028751
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者劉慧文, 武守遠, 趙波 申請人:中電普瑞科技有限公司;中國電力科學研究院