专利名称：调节互感器电抗特性的方法及所用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及互感器电抗特性的调节方法以及所用装置，特别是对高压输电线路中互感器电抗特性的调节方法以及所用装置。
众所周知，电力网各元件的阻抗特性直接影响电网运行性能。电力系统在运行中的许多不正常现象，例如系统不稳定、电压过高过低、三相不对称、电网潮流分配不合理，都是由于电力系统各部分阻抗不匹配所造成。由于网路结构受能源和负荷分布所限制，线路、变压器等元件的阻抗不可调。因此，通常是采用补偿装置来调节电力系统的阻抗特性。而在调节阻抗的方法中，从技术经济角度看，调节电抗较之于调节电容要显得合理得多。目前，调节电抗应用较多的是TCR法(晶闸管控制电抗器)和移相器法。TCR法虽然可以快速调节系统电抗特性，但在应用中有一个严重缺点，就是会产生大量的高次谐波。移相器法则存在所用设备造价高，运用技术较复杂的问题。
本发明的目的在于提供一种新的调节互感器电抗特性的方法以及所用装置。它是采用变耦方式来调节接在系统中的互感器的电抗特性，具有调节速度快，无高次谐波产生，所用设备成本低，运用技术不复杂的特点。
本发明的实现方案是调节互感器电抗特性的方法，采用晶闸管开关装置VT改变二个互感器BT1、BT2的二次侧等效匝数、联结组别，通过调节二个互感器BT1、BT2二次侧的互感电势来改变二个互感器一次侧的合成电势，最终调节二个互感器BT1和BT2的等效电抗。
上述方法所用的装置，它包含二个三相互感器BT1、BT2，三个晶闸管开关装置VT；晶闸管开关装置VT接在三相互感器BT1、BT2的二次绕组之间。
本发明的另一个方案是采用晶闸管开关装置改变一个一次侧接于输配电网路的互感器BT的二次侧等效匝数；或者改变二次侧并接的电感量或电容量；或者同时改变二次侧的等效匝数以及并接的电感量或电容量。通过调节BT二次侧并接的电感或电容归算到一次侧的电抗值，最终调节BT一次侧的等效电抗。
上述方法所用的装置，包含一个三相互感器BT，三个接在BT二次绕组的晶闸管开关装置VT以及电感L或电容C。
与现有技术比较，本发明是采用变耦方式来调节电网中互感器的电抗特性，以220KV、160公里、传输200MW的实际系统为例，它与TCR法和移相器法在调节特性及所需设备容量方面的对比情况见表1表1
从表1看出。在相同调节效应情况下，本发明的变耦电抗法较之移相器法，用价廉的电容器代替了价高的电源变压器YT，晶闸管容量减小29％。本发明较之于调节快速性相当的TCR方法，互感器容量减少50％，电容器容量减少60％，晶闸管容量大体相当。本发明具有所用设备成本低，运用技术不复杂，调节速度快，无高次谐波产生，应用范围广的特点。可广泛应用于各种输配电系统中。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。
图1是本发明对二个互感器进行电抗调节的原理示意图；图2是本发明对一个互感器进行电抗调节的原理示意图；图3是本发明对一个互感器进行电抗调节的另一个原理示意图；图4是本发明实施例1的具体接线图；图5是图4的等值图；图6是图4的等效电抗的调节特性图；图7是图4的功率调节特性图；图8是本发明实施例2的具体接线图；图9是图8的等值图；图10是图8的等效电抗以及等效电势调节特性图；图11是图8的功率调节特性图；图12是本发明实施例3的具体接线图；图13是图12的等值图；图14是图12的等效电抗调节特性图；图15是本发明实施例4的接线图；图16是图15的等值图；图17是图15的等效电抗调节特性图；图18是表1中各种调节方法的结线图。
实施例1对二个串联在同一线路中的互感器进行电抗特性调节，其原理接线图见图1。图4是其一个具体接线图，它是通过改变互感器二次绕组的等效匝数来调节互感器一次侧的等效电抗。图4中每个“方框”由一正一反并接的两个晶闸管组成，相当于一个可控的交流开关，图4中编号l～10表示10个可控交流开关。控制各交流开关的导通，即可改变互感器BT1的抽头以及BT2二次侧的有效匝数。由于互感器BT1、BT2一次侧的合成电势均由二部分组成，一部分是一次侧电流流过时产生的自感电势，另一部分是二次侧相互作用所产生的互感电势。因此，改变BT1、BT2二次侧的抽头及有效匝数，也就改变了BT1、BT2间的互感电势，从而改变了BT1、BT2一次侧的合成电势，达到调节互感器BT1、BT2一次侧等效电抗的目的。显然改变二次侧绕组的联结组别，也可以改变一次侧的合成电势和等效电抗。本发明调节的是感性电抗，应用于调节输配电线路总电抗时，互感器的一次侧应串接有电容。
图5是图4所示结线输电线路的单相等值图，1、2 为输电线路两端电压，XT是串联的两个互感器一次侧合成的等值调节电抗，Xc是电容C的容抗，Z为输电线路本身阻抗。因为XT可调节，则线路总阻抗 可调节，实际只调节输电线路总电抗。
图6是图4所示结线输电线路的等值可调电抗XT的调节特性，XT表示为标么值，其基准值XL1为互感器BT1一次侧忽略漏抗后的自感抗，K是调节参数，K=K2/K1,K1、K2分别为BT2和BT1的变比，改变BT1、BT2的二次侧的等效匝数或抽头，可调节K2、K1及K，从而调节XT。可看出，当K在1～9间变化时，XT在0～0.8XL1间变化，XL1值(包含Xc的值)是根据调节范围需要，设计时选择确定。
图7是图4所示结线输电线路传输功率调节特性。有功功率P和无功功率Q均用标么值表示，其基准值为调节装置装设前输电线路原来的传输功率P0。该特性是通过一个220KV、160KM的实际输电系统计算出的。从特性看出，当调节参数K在1～9间变化时，传输的有功功率调节范围为0.67～1.67P0。而传输的无功功率变化不大。
实施例2对分别接在同一母线引出的相邻两线路中的二个互感器进行电抗特性调节，其原理接线图见图1。图8是其一个具体接线图，它也是通过改变互感器二次绕组的等效匝数来调节互感器一次侧的等效电抗。通过控制晶闸管开关装置VT中各交流开关的通断，即可改变互感器BT1、BT2二次绕组的等效匝数，改变BT1、BT2的互感电势，从而改变BT1、BT2一次侧的合成电势，最终改变BT1、BT2的等效电抗。显然，改变二次绕组的联结组别，也可以改变一次侧的合成电势和等效电抗。在应用于调节输配电线路总电抗时，互感器的一次侧应串接电容。
图9是图8所示结线输电线路的等值图，XT1和XT2分别为互感器BT1和BT2一次侧看进去的等效调节电抗，ET是等值过程中所必须包含的等值调节电势，XC1、XC2是串联电容C1和C2的容抗，Z1、Z2是输电线路1和2本身的阻抗。
图10是图8所示结线输电线路的等值调节电抗XT1、XT2和等值调节电势ET的调节特性，XT1和XT2均用标么值表示，其基准值XL1为BT1一次侧忽略漏抗后的自感抗， 的基准值为XL1*IG,IG为该两回输电系统传输的总电流。从特性看出，XT1、XT2和ET不仅可调，而且XT1和XT2变化方向相反(一个增加时，一个减少)，正符合两回输电线功率潮流分配的需要。还看出，当K=1时，XT1和XT均有较大值，但此时， 值最大，从图9看出，调节电势 的正方向和XT1(或XT2)的压降方向相同，或者说调节电势 具有电容性质。可证明，当K=1时， 的合成电压为0，这一点对输电线路特性是十分有意义的。
图11是图8所示结线输电线路两回线路的功率调节特性。它们都是用标么值表示，其基准值为两回线传输的总功率P0，调节参数K仍为BT2和BT1变比K2和K1的比值。可看出，当调节参数K在0.2～3.6间变化时，两回路线传输的有功功率P就可在0.3～0.7P0间范围内进行调节，且一回线增加，另一回减少。而传输的无功功率Q变化不大。
实施例3对一个一次侧接于输配电线路的互感器进行电抗调节，其原理接线图见图2。图12是其一个具体接线图，它是通过改变互感器BT二次绕组的有效匝数来改变互感器的变比以及改变二次侧并接的电感量，来改变二次侧并接的电抗归算到一次侧的电抗值，从而使BT一次侧的等效电抗发生变化。
图13是图12所示结线输电线路的等值图，同样XT是互感器一次侧看进去的等值调节电抗XT,XC是电容C的容抗，Z是线路阻抗。等值调节电抗XT为XL和K2XL1的并联值或者为XL和K2XL2的并联值。XL为互感器BT一次侧忽略漏抗后的自感抗，K为互感器变比。
图14为图12所示结线输电线路的等值调节电抗XT的调节特性，XT用标么值表示，其基准值为XL。曲线1为图12中用晶闸管开关9接入L1时的XT调节特性，曲线2为图12中用晶闸管开关10接入L2时XT的调节特性。由图14看出，当变比K在1.5～5间变化时，XT的调节范围为0.06～0.9XL。
实施例4对一个一次侧接于输配电网路的互感器进行电抗调节，其原理接线图见图3。图15是其一个具体接线图，它是通过改变互感器BT二次绕组的等效匝数来改变互感器的变比，以改变二次侧并接的电容容抗归算到一次侧的容抗值，从而使BT一次侧的等效容抗发生变化。
图15是将本发明对电力网高压变电站10～35KV母线进行动态无功补偿和快速调压的单相结线图。互感器BT二次线圈W1、W2、W3，其匝数根据需要按一定比例构成。在控制系统作用下，可控晶闸管开关VT按一定逻辑顺序通断，对线圈W1、W2、W3正接、反接或不接，从而改变BT的等效匝数，以改变其变比K，从而改变电容C的容抗归算至一次侧的值，改变装置等值电纳特性，以改变装置发出或吸收的无功。用这种方法调节电容发出的无功较之于TSC(晶闸管过零投功电容器组)，晶闸管承受工作电压低，所需晶闸管容量降低43％。
图16是图15所示结线输电线路的等值图，图16中XL是互感器一次线圈忽略漏抗后的自感抗，K2XC是电容容抗归算至一次侧的值，BT是等值调节电纳。
图17是图15的等值电纳BT的调节特性，BT用标么值表示，当互感器变比K在1～3范围内变化时等值电纳在0～5BL范围内变化，呈容性；当互感器变比K在3～5范围内变化时等值电纳在0～-0.7BL范围内变化，呈感性。BL=1/XL。
图18是表1中各种调节方法的结线图，其中图18-a是本发明变耦电抗法的原理结线图，图18-b是移相器法的原理结线图，图18-c是TCR方法一的原理结线图，图18-d是TCR方法二的原理结线图。
权利要求
1.调节互感器电抗特性的方法，其特征在于采用晶闸管开关装置VT改变二个互感器BT1、BT2的二次侧等效匝数、联结组别，通过调节二个互感器BT1、BT2二次侧的互感电势来改变二个互感器一次侧的合成电势，最终调节二个互感器BT1和BT2的等效电抗。
2.根据权利要求1所述调节互感器电抗特性方法用的装置，其特征在于该装置包含二个三相互感器BT1、BT2，三个晶闸管开关装置VT；晶闸管开关装置VT接在三相互感器BT1、BT2的二次绕组之间。
3.调节互感器电抗特性的方法，其特征在于采用晶闸管开关装置改变一个一次侧接于输配电网路的互感器BT的二次侧等效匝数；或者改变二次侧并接的电感量或电容量；或者同时改变二次侧的等效匝数以及并接的电感量或电容量；通过调节BT二次侧并接的电感或电容归算到一次侧的电抗值，最终调节BT一次侧的等效电抗。
4.根据权利要求3所述调节互感器电抗特性方法用的装置，其特征在于该装置包含一个三相互感器BT，三个接在BT二次绕组的晶闸管开关装置VT以及电感或电容。
全文摘要
调节互感器电抗特性的方法及所用的装置,采用晶闸管开关装置VT改变二个互感器的二次侧等效匝数或联结组别,或者同时改变一个互感器二次侧的等效匝数以及并接的电感量或电容量。通过调节二个互感器一次侧的合成电势或二次侧并接的电感或电容归算到一次侧的电抗值,最终调节二个互感器的等效电抗。本发明是采用变耦方式来调节电网中互感器的电抗特性,具有所用设备成本低,运用技术不复杂,调节速度快,无高次谐波产生,应用范围广的特点。可广泛应用于各种输配电系统中。
文档编号H02P13/00GK1310514SQ0012052
公开日2001年8月29日 申请日期2000年10月27日 优先权日2000年10月27日
发明者李民族 申请人:贵州工业大学