*CN203251094U*
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203251094 U(45)授权公告日 2013.10.23
(12)实用新型专利
(21)申请号 201320276657.1(22)申请日 2013.05.20
(73)专利权人国家电网公司
地址100031 北京市西城区西长安街86号专利权人浙江省电力公司电力科学研究院
华北电力大学(72)发明人金涌涛 尹忠东 余绍峰 张建平
曹宗伟 刘海鹏(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人魏晓波(51)Int.Cl.
H02J 3/18(2006.01)H02J 3/01(2006.01)H01F 27/24(2006.01)H01F 27/30(2006.01)
(54)实用新型名称
一种110kV电网静止无功补偿器(57)摘要
本实用新型涉及一种110kV电网静止无功补偿器，包括可控电抗器组件和与所述可控电抗器组件并联的电容器。其中可控电抗器组件可以通过第一晶闸管和第二晶闸管的导通角调节铁芯的饱和度，通过改变第一晶闸管和第二晶闸管的触发角来控制铁芯的饱和度以改变其等效电感，可以快速、连续地调节电抗器自身容量，实现最佳的超高压输电线路充电功率补偿的效果，实现平滑调节电抗器等效电感的目的，配合并联的电容器可实现容性到感性双向的无功灵活控制。该装置具有生产成本低、无功补偿可靠且谐波小的优点，具有广阔的市场应用前景。CN 203251094 U权利要求书1页 说明书5页 附图2页权利要求书1页 说明书5页 附图2页
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权 利 要 求 书
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1.一种110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，包括可控电抗器组件和与所述可控电抗器组件并联的电容器（1），其中所述可控电抗器组件具体包括：
铁芯，所述铁芯包括相邻设置的第一子柱和第二子柱，其中所述第一子柱包括依次连接的第一上柱体（7）、第一小截面体（12）和第一下柱体（5），所述第二子柱包括依次连接的第二上柱体（10）、第二小截面体（11）和第二下柱体（3），其中所述第一上柱体（7）与所述第一下柱体（5）的横截面积相等且大于所述第一小截面体（12）的横截面积，所述第二上柱体（10）与所述第二下柱体（3）的横截面积相等且大于所述第二小截面体（11）的横截面积；
第一绕组，所述第一绕组由所述第一下柱体（5）直接缠绕至所述第二上柱体（10），所述第一绕组缠绕在所述第一下柱体（5）的部分设置有第一中间抽头，缠绕在第二上柱体（10）上的部分设置有第二中间抽头；
第二绕组，所述第二绕组由所述第二下柱体（3）直接缠绕至所述第一上柱体（7），所述第一绕组与所述第二绕组的中部交叉，且所述第一绕组缠绕至所述第二上柱体（10）上的部分其端部与所述第二绕组缠绕在所述第一上柱体（7）的端部相连形成第一电源端（8），所述第一绕组缠绕在所述第一下柱体（5）上的部分其端部与所述第二绕组缠绕在所述第二下柱体（3）上的端部相连形成第二电源端（4），所述第二绕组缠绕在所述第二下柱体（3）的部分上设置有第三中间抽头，缠绕在所述第一上柱体（7）部分设置有第四中间抽头；
第一晶闸管（6），所述第一晶闸管（6）串联在所述第四中间抽头和所述第一中间抽头之间，且其阳极与所述第四中间抽头相连；
第二晶闸管（2），所述第二晶闸管（2）串联在所述第二中间抽头和所述第三中间抽头之间，且其阳极与所述第二中间抽头相连；
续流部件（9），所述续流部件（9）的阳极与所述第二绕组横跨所述第一子柱和所述第二子柱的部分相连，阴极与所述第一绕组横跨所述第一子柱和所述第二子柱的部分相连，
所述电容器（1）并联在所述第一电源端（8）和所述第二电源端（4）上。2.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述续流部件（9）为续流二极管。
3.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第一小截面体（12）的截面面积为所述第一上柱体（7）或所述第一下柱体（5）的截面面积的三分之一。
4.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第二小截面体（11）的截面面积为所述第二上柱体（10）或所述第二下柱体（3）的截面面积的三分之一。
5.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第一上柱体（7）的截面面积与所述第二上柱体（10）的截面面积相等。
6.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第一晶闸管（6）和所述第二晶闸管（2）为金属封装晶闸管。
7.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第一晶闸管（6）和所述第二晶闸管（2）为塑封晶闸管。
8.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述第一晶闸管（6）和所述第二晶闸管（2）为陶瓷封装晶闸管。
9.根据权利要求1所述的110kV电网静止无功补偿器，其特征在于，所述电容器（1）为涤纶电容、瓷片电容、独石电容、电解电容、钽电容中的任意一种。
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说 明 书
一种110kV电网静止无功补偿器
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技术领域
本实用新型涉及电网无功功率补偿技术领域，更具体的说是涉及一种110kV电网
静止无功补偿器。
[0001]
背景技术
无功平衡对提高电网的经济效益和改善供电质量至关重要，而超高压大电网的形
成以及负荷变化的加剧，就需要有大量的可调的无功电源来调整电压，维持系统无功潮流平衡，减少损耗，提高供电可靠性。
[0003] 目前110kV的动态无功补偿中一般采用静止无功补偿器SVC（Static Var Compensator）,或者静止无功发生器SVG（Static Var Generator），但是前者由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，因而其存在谐波较大的缺点，若要克服谐波较大的缺点需要专门加设滤波器，这就使得整个静止无功补偿器的占地面积较大，而后者价格昂贵且可靠性较低。
[0002]
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种110kV电网静止无功补偿器，以降低生产成本，并且提高无功补偿的可靠性，减小无功补偿过程中的谐波。[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供的110kV电网静止无功补偿器，包括可控电抗器组件和与所述可控电抗器组件并联的电容器，其中所述可控电抗器组件具体包括：[0006] 铁芯，所述铁芯包括相邻设置的第一子柱和第二子柱，其中所述第一子柱包括依次连接的第一上柱体、第一小截面体和第一下柱体，所述第二子柱包括依次连接的第二上柱体、第二小截面体和第二下柱体，其中所述第一上柱体与所述第一下柱体的横截面积相等且大于所述第一小截面体的横截面积，所述第二上柱体与所述第二下柱体的横截面积相等且大于所述第二小截面体的横截面积；[0007] 第一绕组，所述第一绕组由所述第一下柱体直接缠绕至所述第二上柱体，所述第一绕组缠绕在所述第一下柱体的部分设置有第一中间抽头，缠绕在第二上柱体上的部分设置有第二中间抽头；[0008] 第二绕组，所述第二绕组由所述第二下柱体直接缠绕至所述第一上柱体，所述第一绕组与所述第二绕组的中部交叉，且所述第一绕组缠绕至所述第二上柱体上的部分其端部与所述第二绕组缠绕在所述第一上柱体的端部相连形成第一电源端，所述第一绕组缠绕在所述第一下柱体上的部分其端部与所述第二绕组缠绕在所述第二下柱体上的端部相连形成第二电源端，所述第二绕组缠绕在所述第二下柱体的部分上设置有第三中间抽头，缠绕在所述第一上柱体部分设置有第四中间抽头；
第一晶闸管，所述第一晶闸管串联在所述第四中间抽头和所述第一中间抽头之
间，且其阳极与所述第四中间抽头相连；[0010] 第二晶闸管，所述第二晶闸管串联在所述第二中间抽头和所述第三中间抽头之
[0009]
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间，且其阳极与所述第二中间抽头相连；[0011] 续流部件，所述续流部件的阳极与所述第二绕组横跨所述第一子柱和所述第二子柱的部分相连，阴极与所述第一绕组横跨所述第一子柱和所述第二子柱的部分相连，[0012] 所述电容器并联在所述第一电源端和所述第二电源端上。[0013] 优选的，在上述110kV电网静止无功补偿器中，所述续流部件为续流二极管。[0014] 优选的，所述第一小截面体的截面面积为所述第一上柱体或所述第一下柱体的截面面积的三分之一。[0015] 优选的，所述第二小截面体的截面面积为所述第二上柱体或所述第二下柱体的截面面积的三分之一。[0016] 优选的，所述第一上柱体的截面面积与所述第二上柱体的截面面积相等。[0017] 优选的，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管为金属封装晶闸管。[0018] 优选的，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管为塑封晶闸管。[0019] 优选的，所述第一晶闸管和所述第二晶闸管为陶瓷封装晶闸管。[0020] 优选的，所述电容器为涤纶电容、瓷片电容、独石电容、电解电容、钽电容中的任意一种。
[0021] 本实用新型中所提供的110kV电网静止无功补偿器的工作原理如下：[0022] 在工作过程中第一绕组和第二绕组将分为四个绕组进行工作，第一晶闸管和第二晶闸管电路上将产生直流助磁，并且由此产生的直流助磁在上述第一子柱和第二子柱内自我闭合，这样在四个绕组的中间部分通过自耦变压及可控整流产生方向一致的直流助磁，续流部件的阳极与第二绕组横跨第一子柱和第二子柱的部分相连，阴极与第一绕组横跨在第一子柱和第二子柱的部分相连，即横跨在可控电抗器组件的第一子柱和第二子柱绕组的交叉点上，完成第一晶闸管或第二晶闸管关闭时的续流任务，第一子柱上的第一小截面体和第二子柱上的第二小截面体的设置可以保证在磁通较大时，可控电抗器达到深度饱和的状态，通过第一晶闸管和第二晶闸管的导通角可以调节可控电抗器铁芯的饱和度，从而实现平滑调节电抗器等效电感的目的，并且电容器并联在可控电抗器的第一电源端和第二电源端上，实现输出容性无功的作用。该装置具有制作成本低，控制简单，且无功补偿可靠，谐波小的优点。
[0023] 由此可见，本实用新型所提供的110kV电网静止无功补偿器可通过改变可控电抗器中第一晶闸管和第二晶闸管的触发角来控制铁芯的饱和度以改变其等效电感，可以快速、连续地调节电抗器自身容量，实现最佳的超高压输电线路充电功率补偿的效果，同时配合并联的电容器可以实现容性到感性双向的无功灵活控制，具有生产成本低、无功补偿可靠且谐波小的优点。
附图说明
[0024] 图1为本实用新型实施例所提供的110kV电网静止无功补偿器的整体结构示意图；
[0025] 图2为本实用新型实施例所提供的第一小截面体部分的铁芯在磁通饱和时的示意图；
[0026] 图3为本实用新型实施例所提供的第一小截面体部分的铁芯在磁通未饱和时的
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示意图；
[0027] 图4为本实用新型实施例所提供的第一小截面体的磁路结构及工作状态下第一小截面体的等效模型示意图。[0028] 其中，1为电容器，2为第二晶闸管，3为第二下柱体，4为第二电源端，5为第一下柱体，6为第一晶闸管，7为第一上柱体，8为第一电源端，9为续流部件，10为第二上柱体，11为第二小截面体，12为第一小截面体，F为磁势，φ为磁通，Rq为空气磁阻，Rt为铁芯磁阻。
具体实施方式
[0029] 本实用新型的核心是提供一种110kV电网静止无功补偿器，该静止无功补偿器具有生产成本低、无功补偿的可靠性高以及谐波较小的优点。
[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。[0031] 请参考图1至图4，图1为本实用新型实施例所提供的110kV电网静止无功补偿器的整体结构示意图，图2为本实用新型实施例所提供的第一小截面体（或第二小截面体）部分的铁芯在磁通饱和时的示意图，图3为本实用新型实施例所提供的第一小截面体（或第二小截面体）部分的铁芯在磁通未饱和时的示意图，图4为本实用新型实施例所提供的第一小截面体（或第二小截面体）的磁路结构及工作状态下第一小截面体（或第二小截面体）的等效模型示意图。
[0032] 本实用新型所实施例所提供的110kV电网静止无功补偿器，主要用于为高压输电网上进行无功补偿，包括可控电抗器组件和与可控电抗器组件并联的电容器1，可控电抗器中包括铁芯、第一绕组、第二绕组、第一晶闸管6、第二晶闸管2以及续流部件9，其中铁芯包括相邻设置的第一子柱和第二子柱，当然，第一子柱和第二子柱之间间隔有一定距离，第一子柱由上至下依次包括第一上柱体7、第一小截面体12和第一下柱体5，第二子柱由上至下一次包括第二上柱体10、第二小截面体11和第二下柱体3，并且第一上柱体7与第一下柱体5的横截面积相等并且大于第一小截面体12的横截面积，第二上柱体10和第二下柱体3的横截面积相等且大于第二小截面体11的横截面积；[0033] 第一绕组首先在第一下柱体5上进行缠绕，当缠绕到第一小截面体12时直接斜跨到第二上柱体10上进行缠绕，如图1中所示，并且第一绕组缠绕在第一下柱体5的部分设置有第一中间抽头，缠绕在第二上柱体10的部分设置有第二中间抽头；[0034] 第二绕组首先在第二下柱体3上进行缠绕，当到达第二小截面体11后斜跨到第一上柱体7上进行缠绕，因此，第一绕组与第二绕组就在铁芯的中间位置交叉，第一绕组缠绕在第二上柱体10上的部分其端部与第二绕组缠绕到第一上柱体7上端部相连形成第一电源端8，第一绕组缠绕在第一下柱体5上的部分其端部与第二绕组缠绕在第二下柱体3上的端部相连形成第二电源端4，并且第二绕组在第二下柱体3的部分上设置有第三中间抽头，第二绕组缠绕在第一上柱体7上的部分设置有第四中间抽头；[0035] 第一晶闸管6串联在第四中间抽头和第一中间抽头之间，并且第一晶闸管6的阳极与第四中间抽头相连；
[0036] 第二晶闸管2串联在第二中间抽头与第三中间抽头之间，并且第二晶闸管2的阳
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极与第二中间抽头相连；
[0037] 续流部件9的阳极与第二绕组横跨第一子柱和第二子柱的部分相连，阴极与第一绕组横跨第一子柱和第二子柱的部分相连；[0038] 电容器1的一端与第一电源端8相接，另一端与第二电源端4相接。
[0039] 该装置在进行使用时第一晶闸管6和第二晶闸管2电路上将产生直流助磁，并且由此产生的直流助磁在上述第一子柱和第二子柱内自我闭合，这样在四个绕组的中间部分通过自耦变压及可控整流产生方向一致的直流助磁，续流部件9的阳极与第二绕组横跨第一子柱和第二子柱的部分相连，阴极与第一绕组横跨在第一子柱和第二子柱的部分相连，即横跨在可控电抗器组件的第一子柱和第二子柱绕组的交叉点上，完成第一晶闸管6或第二晶闸管2关闭时的续流任务，第一子柱上的第一小截面体12和第二子柱上的第二小截面体11的设置可以保证在磁通较大时，可控电抗器铁芯达到深度饱和的状态，如图2中所示，其磁路结构及工作状态下的等效模型如图4中所示，通过第一晶闸管6和第二晶闸管2的导通角可以调节可控电抗器铁芯的饱和度，从而实现平滑调节电抗器等效电感的目的，并且电容器1并联在可控电抗器的第一电源端8和第二电源端4上，实现输出容性无功的作用，最终实现对110kV输电网最佳的无功补偿和电压调节，降低线路损耗，并且该装置具有制作成本低廉，控制简单可靠的优点，具有十分广阔的市场应用前景。[0040] 由此可见，上述实施例中所提供的110kV电网静止无功补偿器是通过磁控实现的无功功率补偿的自动调节，即该静止无功补偿器为磁控型静止无功补偿器，其是通过改变第一晶闸管6和第二晶闸管2的触发角来控制可控电抗器铁芯的饱和度以改变其等效电感，从而可以快速且连续的调节电抗器自身的容量，配合并联的电容器1可实现容性到感性双向的无功灵活控制，该装置的控制简单灵活，工作性能可靠，并且占地面积小，谐波较小。
[0041] 优选的，上述实施例中的续流部件9为续流二极管，续流二极管可以完成第一晶闸管6和第二晶闸管2关断时的续流任务。
[0042] 第一小截面体12与第一上柱体7以及第一下柱体5之间的截面面积比例在实际使用过程中需要进行合理的选择，一般来讲，第一小截面体12的截面面积越小，那么第一子柱就会容易饱和，反之第一子柱就越不易饱和，同理，第二小截面体11与第二上柱体10以及第二下柱体3之间的截面面积比例也需要根据实际进行合理的选择，本实施例中优选的将第一小截面体12的截面面积设定为第一上柱体7截面面积的三分之一，同时将第二小截面体12的横截面面积设定为第二上柱体10截面面积的三分之一，更进一步的，本实施例中采用横截面面积相同的第一上柱体7和第二上柱体10。
上述实施例中的第一晶闸管6可以为金属封装晶闸管，也可以采用塑封晶闸管或
者陶瓷封装的晶闸管，在实际运行的过程中，可以根据环境和使用要求的不同，采用不同封装材料的晶闸管，同时，上述实施例中所提供的电容器1可以根据实际，选择涤纶电容、瓷片电容、独石电容、电解电容、钽电容中的任意一种。
[0044] 以上对本实用新型所提供的110kV电网静止无功补偿器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改
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进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
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