投切电容器用高压固态复合开关的研制.pdf

第50卷第9期
电力电子技术
Vol50. No9
2016年9月
Power Electronics
September 2016
投切电容器用高压固态复合开关的研制
任西周,黄杰,李卫国
(全球能源互联网研究院,北京昌平1021)
摘要:在无功补偿领域用真空接触器投切并联电容器得到了广泛应用,但这种方式会造成电流冲击、过电压和
开关重燃。介绍了一种高电压等级固态复合开关(SSHS)的工作原理、辅助电抗器设计、推荐主接线型式、投切
策略、裝置组成、仿真及相关试验。分析及试验结果表明所提的高压SsHS设计可快速、频繁、无冲击地对电容
器组进行投切,且在高电压电力系统下具有广阔的前景和推广价值。
A:固态复合开关;晶闸管阀组;辅助电抗器;电容器组
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2016)09-0085-04
Development of High Voltage Solid-state Hybrid Switch for Switched Capacitor Bank
REN Xi-zhou, HUANG Jie, L Wei-guo
( Global Energy Interconnection Reseach Institute, Beijing 102211, China)
Abstract: Switching of shunt capacitor banks with vacuum breaker is widely applied in the reactive power compensa
tion applications, which will cause curent impact, over-voltage and reignition. The paper introduces a design of high
voltage solid-state h brid swi ch(SSHS), including composition of the design, swit hing strategy, simulation and proto
ye expement. sis and expements show that the design of SSHS can switch capacitor banks quckily, frequently
and without current impact. It also has wide application prospects and popularized value in high-voltage power system
Keywords: solid-state hybrid switch; thyristor valve; auxiliary reactor; capacitor banks
互补,可解次传统机械开关投切电容器造成的机械
随着我国经济的发展,电力系统规模不断扩
开关寿命短、投切电压振荡、电流冲击等问题,响
大、输电电压等级不断提高,电力系统中负荷结构应大大提高,且可利用原有无功设备,新增设备占
发生了重大变化,冲击性、非线性负荷所占比重不
地很小,对原有系统无特殊要求,改造投入较低,目
断加大,使电网电压波形发生畸变或引起电压波前10kV的SHSs技术已成功应用到工业领域,得
动和闪变,严重影响了电网电能质量。目前普遍采
到市场广泛关注和认可叫,随着电力与工业发展,用
用的手段是有载调压变压器和开关投切电容器户对更高电压等级SHS技术的需求日益迫切,
组,但这两种方式均存在不能随负荷波动频繁动在此对其设计进行探讨,设计了35kV投切电容器
作、快速补偿的缺点,同时真空断路器投切电容器用SSHS,并进行仿真及试验。
在投入瞬间还存在电流冲击的问题,在退出时可2工作原理及主接线
能产生截流过电压和电弧重燃过电压。而使用晶2.1工作原理
闸管的静止无功补偿装置具有快速响应等性能,
SSHS如图1所示,机械开关(一般为真空断
但相对而言其造价高、占地广、损耗大-?
路器)与晶闸管阀组直接并联,在负载投入时晶闸
SSHS是在机械开关基础上,利用电力电子开管阀组因机械开关的投入而旁路,晶闸管阀组两端
关器件(晶阐管阀组)作为无触点开关与机械开关电压为零,在切除负载时,晶闸管阀组无法直接触
的触头并联,通过一定的投切策略实现负载无暂发导通,利用机械开关拉开时产生的弧电压来提
态过渡过程投入和实现负载电流的过零自然关供阀组导通所需压降。
断,晶闸管仅短时导通,阀组无需额外散热措施。
电力电子开关器件与机械开关构成了两者的优势
)座
负
定稿日期:2016-03-18
作者简介:任西周(1981),男,山东潍坊人,硕士,工程师,
图1SSHS原理示意图
研究方向为电力电子在电力系统中的应用及电能质量治理。
ig. 1 Schematic diagram of SSHS
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