專利名稱：電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路。
背景技術(shù)：
無源濾波器是一種通過電容與電感元件按照一定的參數(shù)配置、一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接而成的濾波裝置，能夠有效濾除某次或某些次諧波，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種簡單有效的濾波方式。采用無源濾波裝置進(jìn)行諧波治理時(shí)，通常將濾波裝置直接與諧波源并聯(lián)，掛接在同一母線上，以獲得最佳濾波效果。這主要是大部分諧波源負(fù)荷電壓等級(jí)比較低，其電壓一般為35kV及以下，直接并聯(lián)濾波裝置比較容易實(shí)施，造價(jià)也經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行維護(hù)簡單。然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，越來越多的工業(yè)企業(yè)負(fù)荷直接接入了高電壓等級(jí)(35kV以上)電網(wǎng)，如電氣化鐵路、冶煉工業(yè)等，使諧波直接注入到高電壓系統(tǒng)。對這類直接注入系統(tǒng)高電壓等級(jí)的諧波源，如條件允許當(dāng)然可直接采用相同電壓等級(jí)的高壓濾波裝置進(jìn)行治理，并獲得良好的諧波治理效果。但高壓濾波裝置在運(yùn)行過程中，容易受到系統(tǒng)條件的影響，如電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變、其它諧波源負(fù)荷的變化都會(huì)帶來直接的影響。同時(shí)，其投資費(fèi)用較高，例如IlOkV開關(guān)造價(jià)大約是35kV開關(guān)的3倍左右，其他設(shè)備造價(jià)同樣較高，而且其占地面積大，結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)也會(huì)復(fù)雜得多。針對上述高壓(35kV以上)諧波源負(fù)荷，可以合理利用供電系統(tǒng)中的降壓變壓器和低壓(35kV及以下)無功補(bǔ)償設(shè)備，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，使高壓母線的串聯(lián)諧振點(diǎn)與需要濾除的高壓諧波源負(fù)荷的特征頻率相同，達(dá)到與直接裝設(shè)高壓(35kV以上)濾波器相同的治理效果。其中降壓變壓器并非專門為濾波而配備的，可視供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)利用供電主變壓器(有時(shí)包含低壓限流電抗器)，也有可能是因其它供電需要而設(shè)置的專用降壓變壓器。這種特殊調(diào)諧的濾波器不失為一種治理高壓諧波的好方法，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，為了達(dá)到良好的濾波效果，應(yīng)避免將濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)得過于復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路，本實(shí)用新型提供的電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路，所述電力系統(tǒng)包括母線1、母線I1、母線III和電力系統(tǒng)變壓器；所述電力系統(tǒng)變壓器分別與母線1、母線II和母線III連接；其改進(jìn)之處在于，所述電路包括低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I，所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I與所述母線III連接。其中，所述電路包括諧波電流源，所述諧波電流源與所述母線II連接。其中，所述電路包括低壓限流電抗器，所述低壓限流電抗器串聯(lián)在所述母線III和所述電力系統(tǒng)變壓器之間。[0009]其中，所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I包括濾波器。其中，所述濾波器包括串聯(lián)的電抗和電容。其中，所述電路包括降壓變壓器；所述降壓變壓器原邊與所述母線II連接，其副邊與低壓無功補(bǔ)償設(shè)備II連接。其中，所述母線I 為 750kV、500kV、330kV 或 220kV。其中，所述母線II 為 330kV、220kV、110kV 或 66kV。其中，所述母線III為35kV、10kV或6kV。與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果為:I)本實(shí)用新型提出了合理利用(降壓)變壓器和低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I治理高壓諧波源的無源濾波器設(shè)計(jì)思路，通過等值濾波系統(tǒng)、使系統(tǒng)高壓母線在相應(yīng)濾波次數(shù)上出現(xiàn)串聯(lián)諧振點(diǎn)、求解高壓母線的各次諧波阻抗非線性方程組實(shí)數(shù)解的方法，可以方便得到無源濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)；2)本實(shí)用新型只需購置低壓設(shè)備來構(gòu)建濾波系統(tǒng)，并且濾波電抗器容量會(huì)有所減小，大大降低了工程投資。3)本實(shí)用新型不占用高壓出線間隔，大大節(jié)省了土地資源及其建筑物投資。4)本實(shí)用新型設(shè)備操作、運(yùn)行、維護(hù)簡單，降低了運(yùn)行人員的要求。

實(shí)施例一:圖1為本實(shí)用新型提供的低壓無功補(bǔ)償設(shè)備接入電力系統(tǒng)的示意圖，圖中，I為220kV 母線；2 為 IlOkV 母線；3 為 35 (10) kV 母線；4 為 220kV/110kV/35 (10)kV 三繞組變壓器；5為3次、5次、7次濾波器組；6為3次、5次、7次諧波源；7為低壓限流電抗器。圖2為本實(shí)用新型提供的低壓無功補(bǔ)償設(shè)備接入電力系統(tǒng)的示意圖，圖中，I為220kV 母線；2 為 IlOkV 母線；3 為 35 (10)kV 母線;4 為 220kV/110kV/35 (10)kV 三繞組變壓器；5為3次、5次、7次濾波器組；6為3次、5次、7次諧波源；7為低壓限流電抗器；8為110kV/35 (10) kV雙繞組降壓變壓器；9為其他35 (10) kV低壓負(fù)荷；10為利用主變壓器4和3次、5次、7次濾波器組5治理高壓諧波源6的方案；11為利用專用降壓變壓器8和3次、5次、7次濾波器組5治理高壓諧波源6的方案。圖3為本實(shí)用新型提供的低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I接入電力系統(tǒng)的等效電路圖，圖中，I為系統(tǒng)等效電源Us ；2為系統(tǒng)等效電阻Rs ；3為系統(tǒng)等效電感Ls ；4為諧波源所在高壓母線和裝設(shè)濾波器的低壓母線之間的總等效電感Lt ;5、6分別為3次濾波支路的電感L3、電容值C3 ;7、8分別為5次濾波支路的電感L5、電容值C5 ;9、10分別為7次濾波支路的電感L7、電容值C7 ; 11為諧波電流源Ih。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例一:首先說明利用電力系統(tǒng)主變壓器和低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的實(shí)施方式。圖1所示的系統(tǒng)包括220kV (高)、IIOkV (中)和35 (10) kV (低)三個(gè)電壓等級(jí)，還包括220kV/110kV/35 (10) kV三繞組變壓器4和諧波電流源6 ;所述變壓器4分別與220kV母線UllOkV母線2和35 (10)kV母線3對應(yīng)(對應(yīng)指電壓值)連接；本實(shí)施例所述電路包括低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I，即圖1中的10所示，所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I與所述35 (10) kV母線3連接。所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I為濾波器組，所述濾波器組包括三組串聯(lián)的電抗和電容。3次、5次、7次諧波電流源6直接注入IlOkV母線2，3次、5次、7次的濾波器組5經(jīng)低壓母線3接入系統(tǒng)，吸收諧波源6所產(chǎn)生的諧波電流。本實(shí)施例還可添加低壓限流電抗器7，其放置在35 (10) kV母線3和電力系統(tǒng)變壓器之間，用于保護(hù)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備。本實(shí)施例通過電路實(shí)現(xiàn)治理的方法包括步驟有:步驟1:根據(jù)圖1所示系統(tǒng)，得到系統(tǒng)等效電路圖如圖3所示。令圖3中4(LT)的基波電抗為xT ; 5 (L3) >6 (C3)相應(yīng)的基波電抗為xu、xra ； 7 (L5) ,8 (C5)相應(yīng)的基波電抗為χω、xC5 ；9 (L7) UO (C7)相應(yīng)的基波電抗為χ 7、χ 。步驟2:根據(jù)等效電路圖3，列寫濾波系統(tǒng)在高壓側(cè)的等效基波電抗表達(dá)式；
權(quán)利要求1.電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路，所述電力系統(tǒng)包括母線1、母線I1、母線III和電力系統(tǒng)變壓器；所述電力系統(tǒng)變壓器分別與母線1、母線II和母線III連接；其特征在于，所述電路包括低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I，所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I與所述母線III連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路包括諧波電流源，所述諧波電流源與所述母線II連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路包括低壓限流電抗器，所述低壓限流電抗器串聯(lián)在所述母線III和所述電力系統(tǒng)變壓器之間。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I包括濾波器。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述濾波器包括串聯(lián)的電抗和電容。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路包括降壓變壓器；所述降壓變壓器原邊與所述母線II連接，其副邊與低壓無功補(bǔ)償設(shè)備II連接。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述母線I為750kV、500kV、330kV或220kV。
8.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述母線II為330kV、220kV、IIOkV或66kV。
9.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述母線III為35kV、10kV或6kV。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電力系統(tǒng)中利用低壓無功補(bǔ)償設(shè)備治理高壓諧波源的電路，電力系統(tǒng)包括220kV母線、110kV母線、35(10)kV母線；本實(shí)用新型的電路包括低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I，低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I與35(10)kV母線連接。本實(shí)用新型提出了合理利用變壓器和低壓無功補(bǔ)償設(shè)備I治理高壓諧波源的無源濾波器設(shè)計(jì)思路，通過等值濾波系統(tǒng)、使系統(tǒng)高壓母線在相應(yīng)濾波次數(shù)上出現(xiàn)串聯(lián)諧振點(diǎn)、求解高壓母線的各次諧波阻抗非線性方程組實(shí)數(shù)解的方法，可以方便得到無源濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)；且本實(shí)用新型只需購置低壓設(shè)備來構(gòu)建濾波系統(tǒng)，并且濾波電抗器容量會(huì)有所減小，不占用高壓出線間隔，大大降低了工程投資，運(yùn)行、維護(hù)簡便。
文檔編號(hào)H02J3/18GK203014378SQ20122061276
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者周勝軍, 劉穎英, 談萌, 劉劍 申請人:國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 遼寧省電力有限公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 國家電網(wǎng)公司