一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构的制作方法

本发明涉及电力系统电气设备领域，具体涉及一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构。

背景技术：

1、在“双碳”背景下，我国提出构建以新能源为主体的新型电力系统，电源和电网结构加速清洁化，新能源机组的并网规模逐步攀升。新型电力系统中波动性新能源对常规电源的大规模替代、电网网架结构变化、负荷变化等因素引起的功率和电压快速频繁变化、高/低电压越限问题突出，限制了电网对高渗透率新能源电网接纳能力和远距离输送，不利于提升供电质量和降低线路损耗，电力系统的安全、稳定、经济运行面临巨大压力，亟需提升电网的运行灵活性和调控能力。

2、为提升新型电力系统对新能源的消纳能力，保持电网电压稳定，提升电网供电的电能质量，开展了电力电子有源部分与常规电磁变压器相结合的柔性电力变压器技术，通过在主变压器的高压星接绕组末端与地之间串联接入换流装置，调节换流装置的输出电压调节主变压器各绕组的电压，该技术在电压等级较高的系统具有更突出的效果，但在系统电压等级较低的中性点不接地系统中，现有技术通过换流装置串联在主变压器高压侧绕组末端与中性点之间，换流装置绝缘水平与高压侧绕组绝缘水平一致，处于较高水平，换流装置与其他设备、换流装置内部各设备之间绝缘要求高，距离远，导致整个柔性电力变压器装置占地大、加工难度大、成本高。

技术实现思路

1、本发明提出一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构。通过在低压侧的三角形绕组中串联换流装置，换流装置的绝缘水平与低压侧绕组绝缘水平一致，对柔性电力变压器设备的绝缘水平要求低、装置占地小、加工难度低、成本低。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，包括：主变压器及换流装置，其特殊之处是，所述主变压器包括一个原边侧绕组及一个或多个副边侧绕组；在所述主变压器的三角形接法的副边侧绕组末端串联接入所述换流装置，串联后通过外部三角形接法接入负载，通过调节所述换流装置的输出电压调节所述负载的电压。

4、可选地，所述换流装置通过所述主变压器另一副边侧绕组或外部电源取能。

5、可选地，所述副边侧绕组至少包括一组三角形接法的二次绕组。

6、可选地，所述副边侧绕组还可以包含三次绕组，所述三次绕组为换流装置提供电源。

7、可选地，所述换流装置包括整流模块、直流电容和逆变模块，其中，所述整流模块的输入端与所述主变压器另一副边侧绕组或所述外部电源连接，所述整流模块的输出端与所述直流电容的输入端连接，所述逆变模块的输入端与所述直流电容的输出端连接，所述逆变模块的输出端与所述主变压器三角形接法的副边侧绕组末端连接。

8、可选地，所述整流模块采用三相整流桥或单相整流桥；所述逆变模块采用单相逆变桥。

9、可选地，通过控制所述逆变模块输出电压的相位和幅值来改变所述负载电压。

10、可选地，所述的柔性电力变压器拓扑结构，还包括旁路装置，所述旁路装置并联在所述换流装置逆变模块输出端。

11、可选地，所述旁路装置包括反并联晶闸管和机械开关，所述反并联晶闸管和所述机械开关并联组成。

12、本发明具有如下有益效果：

13、本发明提供的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，通过在主变压器三角形接法的低压侧绕组末端串联接入换流装置，串联后通过外部三角形接法接入负载。

14、1)当风机出力随机变化或其它原因导致负载电压波动时，该技术可将负载电压稳定在标幺值附近，避免负载电压频繁波动和电压越限，提高新能源接纳能力。

15、2)通过在主变压器低压侧的三角形绕组中串联换流装置，换流装置绝缘水平与低压侧绕组绝缘水平一致，设备之间绝缘距离要求低，结构设计紧凑，装置加工简单、占地小、成本低。

技术特征：

1.一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，包括：主变压器及换流装置，其特征是，所述主变压器包括一个原边侧绕组及一个或多个副边侧绕组；在所述主变压器的三角形接法的副边侧绕组末端串联接入所述换流装置，串联后通过外部三角形接法接入负载，通过调节所述换流装置的输出电压调节所述负载的电压。

2.根据权利要求1所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，所述换流装置通过所述主变压器另一副边侧绕组或外部电源取能。

3.根据权利要求1所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，所述副边侧绕组至少包括一组三角形接法的二次绕组。

4.根据权利要求1所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，所述换流装置包括整流模块、直流电容和逆变模块，其中，所述整流模块的输入端与所述主变压器另一副边侧绕组或所述外部电源连接，所述整流模块的输出端与所述直流电容的输入端连接；所述逆变模块的输入端与所述直流电容的输出端连接，所述逆变模块的输出端与所述主变压器三角形接法的副边侧绕组末端连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，所述整流模块采用三相整流桥或单相整流桥；所述逆变模块采用单相逆变桥。

6.根据权利要求4所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，通过控制所述逆变模块输出电压的相位和幅值来改变所述负载电压。

7.根据权利要求1所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，还包括旁路装置，所述旁路装置并联在所述换流装置逆变模块输出端。

8.根据权利要求7所述的一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，其特征是，所述旁路装置包括反并联晶闸管和机械开关，反并联晶闸管与机械开关并联组成。

技术总结
一种适用于中性点不接地系统的柔性电力变压器拓扑结构，通过在低压侧的三角形绕组中串联换流装置，换流装置的绝缘水平与低压侧绕组绝缘水平一致，对柔性电力变压器设备的绝缘水平要求低、装置占地小、加工难度低、成本低。所述拓扑结构包括：主变压器及换流装置，其中，所述主变压器包括一个原边侧绕组及一个或多个副边侧绕组；在所述主变压器的三角形接法的副边侧绕组末端串联接入所述换流装置，串联后通过外部三角形接法接入负载，通过调节所述换流装置的输出电压调节所述负载的电压。

技术研发人员：孙庚,李璐,靳艳娇,赵国亮,卜新良,李卫国,陈立东,乔光尧,刘涛,王丹,石秋雨,程喆,关镭镭,袁婷婷,张永征
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11