新型可控变压器提高联络线潮流控制能力研究

提出了一种新型可控变压器,该设备由电力系统变压器与功率电力电子器件构成,实现了对变压器输出电压幅值和相角的双向动态调节,可以独立调节联络线有功和无功功率,提高联络线功率极限。将可控变压器分别应用于双机系统与3机9节点系统,通过Matlab/Simulink数字仿真实验分析了可控变压器在正常工作状况以及发电机出力突降和负荷突增2种突发情况下对于联络线潮流的动态控制能力,验证了可控变压器提高电力系统联络线潮流控制能力的正确性与可行性。

裂芯式磁可控变压器的特性分析

磁可控变压器的提出有利于提高电网中感性无功补偿效率。为了对磁可控变压器的特性进行分析,以双曲正弦函数模拟磁化曲线,建立裂芯式磁可控变压器的基本数学物理模型,详细分析了励磁电流特性。在此基础上,推导出变压器无功补偿特性,并给出了损耗和谐波变化与直流励磁电压大小的关系。以180 MV·A、500 k V单相磁可控变压器作为算例,证明了磁可控变压器在感性无功补偿方面的经济性和可行性。

变压器式可控电抗器的工作特性分析

为了对变压器式可控电抗器(CRT)的性能进行优化与分析,笔者对其基本工作原理进行了简单的阐述,提出了多种等效电路模型,并介绍了详细的建模的过程;分析了变压器式可控电抗器的谐波特性、控制特性、伏安特性等工作特性,并分别给出了计算公式以及波形分析;计算了CRT的有功消耗,得出了多绕组变压器的有功消耗的计算公式;对CRT的响应时间进行了分析,得出了CRT从一个稳态到另一个稳态的过渡过程波形。

变压器式可控电抗器谐波系数定义与其控制级数的关系

变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的控制级数由功率递增系数确定,而谐波系数又决定着功率递增系数。定义了3种谐波系数,并定量分析了3种定义下的谐波系数与其控制级数之间的关系,给出了计算公式;进行了比较分析和算例计算。结果表明,在满足谐波电流有效值要求的前提下,分别由3种谐波系数定义计算的CRT控制级数依次减少,大谐波电流有效值依次增大;并指出,从谐波电流有效值来看,由第1种谐波系数定义计算会导致过多的控制级数,是不合理的,而由第3种谐波系数定义计算的控制级数少,是合理的。论文工作为简化CRT结构奠定了理论基础,也为类似电气设备设计和谐波分析提供了参考。

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理,指出 CSRT 本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器,具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数,当CSRT的额定容量已知时,级间容量递增系数决定了各级容量,是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下,应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析,推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系,由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式,为CSRT的分析、设计打下了基础。

绕组布置对变压器式可控电抗器谐波抑制的影响

针对单个控制绕组的变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT),分析了其带LC滤波器谐波抑制绕组的两种布置方式:谐波抑制绕组置于工作绕组与控制绕组之间,以及控制绕组置于工作绕组与谐波抑制绕组之间。通过对两种布置方式绕组间短路电抗、等效电路以及谐波等效电路的分析表明,谐波抑制绕组置于工作绕组与控制绕组之间时,对CRT谐波抑制效果较好。建立了带谐波抑制绕组CRT的MATLAB仿真模型,对谐波抑制效果进行了仿真分析,验证了绕组布置分析的结果。

变压器式可控高抗对线路差动保护的影响及对策研究

通过研究变压器式可控高抗工作原理,分析了线路上并联了变压器式可控高抗后对线路差动保护的影响,比较了几种解决方案的优缺点。提出适用于并联了可控高抗输电线路的时域电容电流补偿计算方法。该方法可以满足长距离超高压线路差动保护暂态补偿电容电流的要求,提高差动保护的灵敏度。提出配置带补偿和不带补偿功能的差动保护方案,有效地保证了可控高抗CT异常时差动保护的可靠性。通过工程应用验证了适用于并联了可控高抗输电线路的时域电容电流补偿计算方法的可行性。

磁饱和式和变压器式可控电抗器的电压控制方法及其仿真分析

为比较磁饱和式可控电抗器(MSCR)和变压器式可控电抗器(CRT)的电压控制性能,根据电力系统电压控制原理,建立了可控电抗器电压控制系统传递函数框图,并采用工程设计方法,给出了比例积分控制器参数计算公式。建立了基于MATLAB/SimPowersystems的可控电抗器电压控制系统的仿真模型,并分别对由MSCR和CRT构成的电压控制系统进行了实例仿真与对比分析。其主要结果表明:在负荷发生突变后,分别由MSCR和CRT所构成的电压控制系统都能使线路稳态电压保持为额定电压不变;CRT电压控制系统动态性能优于MSCR电压控制系统;提出的可控电抗器比例积分电压控制方法能够满足系统电压控制的需要,而且易于工程实现。

变压器式可控电抗器绕组电流与触发角的关系

变压器式可控电抗器(CRT)各绕组的电流与其各个控制绕组晶闸管的触发次序及触发角大小关系密切。在根据各个控制绕组触发角的大小规定触发次序后,采用分段线性化的方法,建立了用自、互电感表示的电路方程,通过求解电路方程,得出所有绕组电流瞬时值在任意时段上的矩阵表达式。通过傅里叶分解求得所有绕组基波电流的傅里叶系数与各个控制绕组晶闸管触发角之间的非线性函数关系式的矩阵形式,进而得到其基波电流有效值。分析和算例结果说明,所给出的CRT绕组电流计算公式适用于CRT的所有工作方式;控制绕组逐级短路的工作方式只是一个特例。

变压器式可控电抗器绕组电流分析

为提高变压器式可控电抗器的工作效率,对绕组电流进行了分析。为此,基于顺次单支路工作模式下的绕组分级原则,在考虑所有绕组自、互漏抗影响的基础上,推导出了不同工作状态下的绕组电流、额定电流利用率与等效漏抗的函数关系,并给出了能使电抗器高效工作的等效漏抗设计要求。通过算例说明等效漏抗会影响控制绕组电流的分配,导致额定电流利用率低下,并由此提出电抗器设计需满足"小漏抗"原则。结果表明,当等效漏抗小于由功率递增级数、绕组额定电流利用率设计值、第1级控制绕组容量比、绕组个数及短路电抗确定的最大值时,控制绕组额定电流利用率可以满足设计要求,即变压器式可控电抗器可工作于高效状态。

基于磁集成技术的变压器式可控电抗器的结构设计与分析

为了实现变压器式可控电抗器(CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计目的,基于磁集成技术,提出了阵列式磁集成CRT结构。通过分析此结构各绕组磁通关系以及建立其等效电路,推导出各绕组的短路阻抗与短路电流的计算式,并进行绕组短路阻抗与短路电流的举例计算。磁通分析与举例计算结果表明,所提出的阵列式磁集成CRT结构将控制绕组与限流电感集成在一起,将各控制绕组的短路电流维持在了额定值,在满足CRT"高阻抗"设计要求的同时减少了分立磁件数目;此外,随着后续控制绕组的投入,已经投入运行的控制绕组电流保持不变,即达到了各控制绕组间完全解耦的目的,满足CRT"弱耦合"的设计要求。

基于多绕组调节模式的变压器式可控电抗器谐波电流优化

变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)目前的调节模式仅限于单绕组调节模式,此时CRT的谐波电流含量无法满足要求更高的应用场合。为进一步改善CRT的谐波性能,提出了多绕组调节模式的基本概念;采用分段线性化的方法,推出CRT工作绕组瞬时电流的计算通式;利用傅里叶级数分析方法求得工作绕组电流基波及各次谐波分量有效值与各触发角之间的函数关系式。将CRT整个容量范围进行离散,依次以各离散容量点为等式约束,以CRT向电网注入的谐波电流含量为目标函数,建立非线性优化模型,并调用Matlab中的求解非线性约束最小化问题的函数(Fmincon)逐点求解,从而实现了CRT的谐波优化调节模式。算例分析显示谐波优化调节模式的谐波性能明显优于目前公认的谐波性能最好的固定单支路调节模式。最后借助CRT等值电路仿真模型指出文中提出的谐波优化方法的本质是基于谐波对消原理,在相控方式下,"对消"原理比已有的"稀释"原理能够更显著地减小CRT注入电网的谐波含量。

变压器式可控电抗器的解耦工作模式

由于变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)各绕组之间存在电磁耦合,各控制绕组电流不能保持在其额定值,造成了绕组材料的浪费.为了解决该问题,基于多绕组工作模式的思想提出了解耦工作模式及其实现方案.首先,确定各绕组的额定电流后,根据解耦工作模式的特点,求出所需的限流电感;其次,根据各控制绕组额定电流将调节范围分级,在各级内对所有控制绕组电流进行离散;第三,基于CRT绕组电流计算的数学模型,对所有离散点逐点求解,得到使各控制绕组电流在达到其额定值后能保持恒定不变的触发角调节规律;最后,采用各控制绕组额定电流分别为9.16、11.59、24.52、51.85、109.64 A的CRT进行了仿真实验.结果表明,在解耦工作模式下,各控制绕组电流能保持在其额定值不变.

带谐波补偿绕组的变压器式可控电抗器的容性无功补偿性质分析

针对带谐波补偿绕组的变压器式可控电抗器,分析了其三绕组布置方式及其谐波补偿性质。在此基础上研究了晶闸管支路断开时,在LC滤波器最小无功容量的条件下,n次滤波支路所产生的单相CRT容性电流与额定电流的比值,表明这种CRT具有容性无功补偿的特点。文中建立了带谐波补偿绕组的三相CRT无功补偿系统的MATLAB仿真模型,对容性无功补偿的性质进行了研究,进一步对CRT的电压-无功功率特性进行了分析,结果验证了理论分析的有效性。

变压器式可控电抗器的研究与发展

笔者针对变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)不同的控制绕组结构,将其分类为单控制绕组型、多控制绕组型、多并联支路型、控制绕组分级式。综述了CRT的研究历史与现状,并分析了各种CRT的结构特点、性能的优缺点,最后对CRT研究发展的前景进行了分析。

磁集成变压器式可控电抗器结构及其磁路与电路分析

为满足变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计要求,利用磁集成技术提出了一种CRT本体结构.首先,通过在工作绕组与控制绕组之间设置漏磁铁芯,使变压器与限流电抗集成在一起,构成一个具有"高阻抗"的基本独立单元,再将多个基本独立单元并联构成CRT本体,实现"弱耦合"的设计要求;其次,在构成的结构基础上建立了其等效磁路和等效电路模型,详细分析了不同工况下主磁通与漏磁通的分布情况,推导了揭示电流变化与磁通变化之间内在联系的电流计算公式;最后,在此基础上,针对一个控制绕组额定电流分别为10、15、20 A的单相3级CRT进行了仿真计算.仿真结果表明:当各控制绕组依次单独短路时,工作绕组电流分别为9.997、24.540、43.900 A,与其额定电流值基本相同;已工作的控制绕组短路电流未因后续投入工作的控制绕组而改变,说明了该结构能够满足CRT"高阻抗、弱耦合"的设计要求.

变压器式可控电抗器限流电感计算

变压器式可控电抗器(CRT)以固定单支路调节模式运行时具有优越的谐波性能,而为其各限流电感匹配合适的参数则是实现固定单支路调节模式的关键所在。基于CRT的自、互电感电路方程,导出CRT工作绕组瞬时电流及其基波分量有效值的计算公式,进而引入调节过程及容量区间的概念。根据CRT固定单支路调节模式的切换流程,一方面基于CRT输出容量连续且各容量区间重叠最小的原则,建立了求解各限流电感的优化模型;另一方面按照已有文献认为各控制绕组电流互不影响的理想情况建立了求解限流电感的非线性方程组。最后设计算例,借助Matlab优化工具箱进行求解,结果表明按理想情况求出的限流电感会造成大范围容量断续,是不可取的,而采用所提出的优化方法得出的参数则能有效地实现CRT的固定单支路调节模式。

磁集成结构变压器式可控电抗器的对比分析及设计

通过对比分析现有阵列式结构、多导磁材料结构、分裂式结构和多基本独立单元结构的磁集成变压器式可控电抗器(CRT)的结构特点,提出了多控制绕组基本单元磁集成CRT的结构设计原则。根据该设计原则,提出了一种新型磁集成CRT,即双控制绕组基本单元磁集成CRT。同时,为了说明这种新型磁集成CRT的优越性,将其与现有磁集成CRT在体积、重量、结构复杂度等方面进行对比分析。结果表明,双控制绕组基本单元磁集成CRT不仅能够满足CRT"高阻抗"与"弱耦合"的设计要求,而且具有体积小、重量轻和结构简单等明显优势。

TCT变压器式可控电抗器的设计和关键问题分析

本文中作者介绍了6脉波TCT变压器式可控电抗器基本原理和设计方案,分析了绕组排列、漏磁控制、绝缘设计及噪音控制等设计问题。

基于铁芯饱和控制的变压器无功补偿控制特性研究

首先在裂芯式磁可控电抗器的基础上提出了简单的磁可控变压器的物理模型;然后提出磁可控变压器的3种可能的工作状态,并根据磁可控变压器的不同工作状态进行详细的数学推导和分析,得到不同状态下无功补偿量及谐波含量随控制电流的变化情况;最后,参考变压器的设计原则,对1600k VA/35k V的磁可控变压器进行仿真分析,得出无功补偿量和谐波含量随控制电流变化情况,为磁可控变压器的进一步研究提供一定的指导意义。