新型超高压并联可控电抗器原理分析和其保护研究.pdfVIP

新型超高压并联可控电抗器原理分析及其保护研究 王庆杰，刘建飞 (华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验，北京 102206) 摘要： 文介绍了几种较为成熟的新型可控电抗器的基本结 功率和电压的变化而平滑快速改变自己的输出无 构和工作原理，并进行了分析比较。以RTDS和PSCAD为平 功，平衡电网无功，维持电压水平在规定的范围内。 台搭建了具有广泛应用前景的磁饱和式可控电抗器三相仿 真模型，在仿真实验的基础上分析了磁饱和式可控电抗器保 护配置中存在的问题并提出了初步保护配置方案。 关键词：磁饱和；可控电抗器；保护 ０引言 我国地域辽阔，发电能源资源的分布和用电负 荷的分布极不均衡。这些基本特征决定了我国电力 发展战略需要建设功能更强大的输电网络以实现 跨大区电力传输和跨流域水火互济，为全国能源资 源优化配置提供充分支持，满足我国经济社会发展 的需要。随着国家电网特高压骨干网架的建设，特 高压线路传输功率有较大的调整，特高压输电系统 图１ 三相CSR的单线接线工作原理图 的无功需求变化很大，因而对特高压电网的无功电 图2所示为可控电抗器无源滤波工作原理图。随 压控制带来很大的困难。远距离特高压输电线路的 着大量具有非线性特 的电力设备如电力机车、电 对地电容很大，电压波动大，不满足对电能质量日 弧炉、变频、变流设备等投入电网运行，电力系统 益提高和运行性能的要求,应在输电线路两端或一 中的谐波污染越来越严重。有源滤波器可对大小和 端装设对地并联电抗器来保证系统的安全可靠运 频率都变化的谐波进行实时补偿，克 LC滤波器等 行：一方面为了吸收容性无功功率、限制系统的操 传统谐波抑制方法的缺点，成为抑制谐波的主要发 作过电压；另一方面为了限制潜供电流，提高 相 展方向,但其初期投资较高、控制复杂。为克 传 重合闸的成功率。 统的无源滤波器LC参数易发生变化或防止频率变 若采用固定电抗器作为无功并联补偿手段,虽 化时导致补偿效果不佳的缺点,可以应用可控电抗 然能限制过电压水平，但在正常负荷方式下会降低 器控制的无源滤波器。 高压线路功率传输能力；另一方面，为保证正常功 率输送，输电线路及受端电网需要补偿大量容性无 功,显然是不合理的。可控并联电抗器(CSR)功率连 续可调以及结构坚固、造价低廉和维护方便的特点 使其具有广泛的应用前景。成为超高压以及特高压 无功补偿的必然选择。 电抗器能否正常工作直接关系着电力系统的 输电能力和电压稳定性，是电网可靠运行的重要保 障，关于可控电抗器的保护研究与讨论也开始显的 图2 可控无源滤波器滤波原理 非常重要。 ２新型可控电抗器工作原理 1 可控电抗器无功补偿与无源滤波原理 可控电抗器有很长的发展历史，目前比较成熟 图1所示为可控电抗器（CSR）无功补偿 线接 的CSR 主要可分为变压器式可控电抗器(TCSR)、 线工作原理图，当电网负荷变化导致无功功率和电 磁饱和式可控电抗器(MCSR)和多并联支路型可控 压变化时。控制器给出控制信号，使CSR随着电网 电抗器。 ２.1 变压器式可控电抗器 接在两个绕组的交叉处。铁心1和旁轭1、铁心2和 旁轭2分别组成两条 流磁通fA 的回路，铁心1和铁 心2组成直流磁通fD 的回路。 图3 变压器式可控电抗器(TCSR)工作原理 变压器式可控电抗器(TCSR)工作原理如图3所 示，其 质与多并联支路型可控电抗器相似,相当于 多个低压副边绕组(控制绕组CW)逐级依次工作于 短路状态的多绕组变