專利名稱：從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超高壓、特高壓長距離輸電線路沿線抽能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從超高壓、特高壓長距離輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是世界上能源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡的國家之一。國家電網(wǎng)公司提出了通過建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)全國能源資源的優(yōu)化配置、保障國家能源安全的發(fā)展戰(zhàn)略。隨著我國能源開發(fā)西移和北移的速度加快，大型能源基地與能源消費(fèi)地之間的電力輸送距離越來越遠(yuǎn)，超高壓、特高壓長距離交流輸電線路沿線所經(jīng)過的經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)越多。這些地區(qū)負(fù)荷量較小，如果采用常規(guī)的變電和供電技術(shù)，直接從途經(jīng)這些地區(qū)的超高壓、特高壓交流輸電系統(tǒng)取電，需要配置超高壓變壓器、特高壓變壓器等一次設(shè)備，雖然獲取的電功率容量很小，但是變壓器等一次設(shè)備的絕緣成本過高。因此， 這種電能的獲取方式是非常昂貴和不經(jīng)濟(jì)的。在已有的抽能供電方法中，主要是通過絕緣避雷線和抽能電抗器進(jìn)行抽能，為一些特殊的、用電量很小的負(fù)荷提供電能。從目前的技術(shù)水平和實(shí)施情況來看，通過絕緣避雷線進(jìn)行抽能、采用帶有抽能繞組系統(tǒng)的并聯(lián)電抗器進(jìn)行抽能是最為成熟可行的兩種方法。 通過絕緣避雷線進(jìn)行抽能供電，具有技術(shù)簡單、易于實(shí)施、不用重新架設(shè)線路的優(yōu)點(diǎn)，但其不足是可抽取的能量非常有限，只能夠供給一些負(fù)荷量極小的地區(qū)或是通信設(shè)備用電。而且，如果不能很好地協(xié)調(diào)抽能供電和防雷的關(guān)系，勢必會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。另外，絕緣避雷線上的感應(yīng)電壓往往都不是現(xiàn)有的電壓等級(jí)，增加為負(fù)荷供電的困難性。利用抽能電抗器抽取能量進(jìn)行供電，如果提高電抗器的抽能容量，可以向線路附近地區(qū)提供適當(dāng)?shù)碾娏?，但其不足是成本比較高，要求輸電線路中途有落點(diǎn)或是開關(guān)站，才能夠?qū)崿F(xiàn)抽能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前超高壓、特高壓長距離交流輸電線路沿線所經(jīng)過的經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的小量負(fù)載供電問題，提出一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括1)架設(shè)抽能導(dǎo)線平行放置于輸電線路中間相的正下方，通過電磁耦合在抽能導(dǎo)線上感應(yīng)出電動(dòng)勢；2)將第一臺(tái)單相工頻變壓器連接到抽能導(dǎo)線，通過單相工頻變壓器降壓給周邊用戶提供電能；3)通過抽能導(dǎo)線給周邊用戶供電時(shí)，通過在第二臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)補(bǔ)償電抗器、或并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償電抗器共同通過變壓器的阻抗變換，變換到該臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)，補(bǔ)償?shù)刃щ娫磧?nèi)阻抗中的容性阻抗，提高抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力；4)將第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)連接到第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)，再串聯(lián)負(fù)載形成回路，給周邊用戶提供電能。所述第一臺(tái)單相工頻變壓器連接到抽能導(dǎo)線形成回路是將第一臺(tái)單相工頻變壓器一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線相接，另一端接地；第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)與負(fù)載串聯(lián)。所述串聯(lián)補(bǔ)償電抗器與第二臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)并聯(lián)，利用變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器變換到該臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)補(bǔ)償?shù)刃щ娫磧?nèi)阻抗中的容性阻抗，進(jìn)行阻抗變換后，再串聯(lián)到與抽能導(dǎo)線相連接的第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)。一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括兩臺(tái)單相工頻變壓器和一臺(tái)串聯(lián)補(bǔ)償電抗器，所述第一臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線相連，另一端接地；二次側(cè)與另一臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)相連，再與負(fù)載串聯(lián)；第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的一端與第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)的一端相連，二次側(cè)與串聯(lián)補(bǔ)償電抗器并連形成回路；第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的另一端與負(fù)載的一端相連、并與第一臺(tái)單相工頻變壓器二次側(cè)的另一端相連形成回路；利用變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的補(bǔ)償容量提高。所述串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的感性阻抗應(yīng)與抽能供電系統(tǒng)等效電源內(nèi)阻抗中的容性阻抗相等，即利用補(bǔ)償電抗器與等效電源的內(nèi)阻抗發(fā)生諧振時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)電容，從而極大地降低等效電源的內(nèi)阻抗，提高抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。本發(fā)明的效果在于，利用超高壓、特高壓交流輸電線路的桿塔單獨(dú)架設(shè)抽能導(dǎo)線， 利用單相工頻變壓器降壓，在單相工頻變壓器二次側(cè)加裝串聯(lián)補(bǔ)償電抗器，與負(fù)載構(gòu)成回路，可以在不影響防雷的情況下長期給周邊用戶供電，此外提高了抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。


圖1為加裝串聯(lián)補(bǔ)償電抗器后的超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)示意圖。圖2為利用第二臺(tái)變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的補(bǔ)償容量提高后抽能供電系統(tǒng)的等效電路圖。圖3為特高壓交流輸電線路水平排列方式下抽能導(dǎo)線感應(yīng)電壓的變化趨勢隨高度的變化圖。圖4是特高壓交流輸電線路水平排列方式下等效電源內(nèi)阻抗隨高度的變化圖。圖5-10是負(fù)載端電壓隨負(fù)載變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。如圖1所示是加裝串聯(lián)補(bǔ)償電抗器后的交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)示意圖。 圖中利用超高壓、特高壓交流輸電線路的桿塔，在水平或三角排列方式下的三相交流輸電線路2中A、B、C三相的B相的正下方平行架設(shè)抽能導(dǎo)線3，通過電磁耦合在抽能導(dǎo)線3上感應(yīng)出等效電源(電動(dòng)勢)e ；第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線3相接， 另一端接地，構(gòu)成供電電源，第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)串聯(lián)或不串聯(lián)補(bǔ)償電抗器 j L，補(bǔ)償電抗器j coL與負(fù)載&串聯(lián)，再連接到第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)的另一端形成回路。如圖2所示為利用第二臺(tái)變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的補(bǔ)償容量提高后抽能供電系統(tǒng)的等效電路圖。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，利用第二臺(tái)變壓器將補(bǔ)償電抗器 j L接入電路中；即在第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)的一端與第二臺(tái)單相工頻變壓器 T2—次側(cè)的一端相連，第二臺(tái)單相工頻變壓器T2—次側(cè)的另一端與負(fù)載&串聯(lián)后，再連接到第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)的另一端形成回路。補(bǔ)償電抗器j ω L與第二臺(tái)單相工頻變壓器Τ2的二次側(cè)并聯(lián)，利用變壓器的阻抗變換將補(bǔ)償電抗器j ω L變換到該臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)補(bǔ)償?shù)刃щ娫磧?nèi)阻抗&(虛線框內(nèi))中的容性阻抗。所述抽能供電系統(tǒng)等效電源通過容性耦合或感性耦合兩種方式產(chǎn)生的，抽能供電系統(tǒng)等效電源的電壓與輸電線路的線路結(jié)構(gòu)及其電壓、電流有關(guān)，抽能導(dǎo)線3的平均高度、 長度以及導(dǎo)線類型也對(duì)抽能導(dǎo)線感應(yīng)電壓的大小有一定的影響。所述抽能供電系統(tǒng)等效電源的電壓的計(jì)算可以通過多導(dǎo)體傳輸線理論來說明。將超高壓或特高壓三相交流輸電線路2、抽能導(dǎo)線3以及大地看作4+1的多導(dǎo)體系統(tǒng)，在正弦穩(wěn)態(tài)的條件下，列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程，有
權(quán)利要求
1.一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括1)將架設(shè)的抽能導(dǎo)線平行放置于輸電線路中間相的正下方，通過電磁耦合在抽能導(dǎo)線上感應(yīng)出電動(dòng)勢；2)將第一臺(tái)單相工頻變壓器連接到抽能導(dǎo)線，通過單相工頻變壓器降壓給周邊用戶提供電能；3)當(dāng)通過抽能導(dǎo)線給周邊用戶供電時(shí)，通過在第二臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)補(bǔ)償電抗器、或并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償電抗器共同通過變壓器的阻抗變換，變換到該臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)，補(bǔ)償?shù)刃щ娫磧?nèi)阻抗中的容性阻抗，提高抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力；4)將第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)連接到第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)，再串聯(lián)負(fù)載形成回路，給周邊用戶提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述第一臺(tái)單相工頻變壓器連接到抽能導(dǎo)線形成回路是將第一臺(tái)單相工頻變壓器一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線相接，另一端接地；第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)與負(fù)載串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述串聯(lián)補(bǔ)償電抗器與第二臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)并聯(lián)，利用變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器變換到該臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)補(bǔ)償?shù)刃щ娫磧?nèi)阻抗中的容性阻抗，進(jìn)行阻抗變換后，再串聯(lián)到與抽能導(dǎo)線相連接的第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)。
4.一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)，其特征在于，第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線3相接，另一端接地，構(gòu)成供電電源，第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)串聯(lián)或不串聯(lián)補(bǔ)償電抗器j L，補(bǔ)償電抗器j L與負(fù)載&串聯(lián)，再連接到第一臺(tái)單相工頻變壓器Tl 二次側(cè)的另一端形成回路。
5.一種從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括兩臺(tái)單相工頻變壓器和一臺(tái)串聯(lián)補(bǔ)償電抗器，所述第一臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的一端與抽能導(dǎo)線相連，另一端接地，構(gòu)成供電電源；二次側(cè)與另一臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)相連，再與負(fù)載串聯(lián)；第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的一端與第一臺(tái)單相工頻變壓器的二次側(cè)的一端相連，二次側(cè)與串聯(lián)補(bǔ)償電抗器并連形成回路；第二臺(tái)單相工頻變壓器的一次側(cè)的另一端與負(fù)載的一端相連、并與第一臺(tái)單相工頻變壓器二次側(cè)的另一端相連形成回路；利用變壓器的阻抗變換將串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的補(bǔ)償容量提高。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述從超高壓、特高壓交流輸電線路沿線抽能供電系統(tǒng)，其特征在于，所述串聯(lián)補(bǔ)償電抗器的感性阻抗應(yīng)與抽能供電系統(tǒng)等效電源內(nèi)阻抗中的容性阻抗相等，即利用補(bǔ)償電抗器與等效電源的內(nèi)阻抗發(fā)生諧振時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)電容，從而極大地降低等效電源的內(nèi)阻抗，提高抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于超高壓、特高壓長距離輸電線路沿線抽能技術(shù)領(lǐng)域的一種從超高壓、特高壓長距離輸電線路沿線抽能供電方法及系統(tǒng)。本發(fā)明利用超高壓、特高壓交流輸電線路的桿塔，在輸電線路中間相的正下方平行架設(shè)抽能導(dǎo)線，利用電磁耦合在抽能導(dǎo)線上感應(yīng)出電動(dòng)勢，可以通過抽能導(dǎo)線的高度的改變來選擇等效電源的電壓等級(jí)為現(xiàn)有的電網(wǎng)額定電壓等級(jí)，以便和現(xiàn)有的各類電氣設(shè)備相匹配，為周邊用戶提供更為合適的電能。加裝串聯(lián)補(bǔ)償電抗器，利用補(bǔ)償電抗器與等效電源的內(nèi)阻抗發(fā)生諧振時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)電容，從而極大地降低等效電源的內(nèi)阻抗，提高抽能供電系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。本系統(tǒng)特別適用于長距離輸電線路沿線經(jīng)過很多負(fù)荷量小的偏遠(yuǎn)地區(qū)的區(qū)域供電。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102231572SQ20111018938
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者崔翔, 李占純, 王玲桃 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)