可控电抗器抑制过电压的研究

针对含有大量小水电的中压电力系统中由于丰水期、枯水期的季节变化和负荷大小的周期变化常引起过电压的问题,指出常规双向自动调压装置和电抗器解决该问题的局限性,并提出解决方案,通过对某一含有大量小水电且存在过电压问题的变电站区域仿真计算,验证TCT抑制过电压的可行性。

基于可控自恢复消能装置的直流送端暂态过电压抑制方法

常规特高压直流输电系统受端换相失败或直流闭锁时输送功率受限,将导致送端换流站的无功消纳盈余进而诱发送端系统过电压。提出基于可控自恢复消能装置的过电压抑制方法,能够防止常规特高压直流输电系统送端电压上升过大。首先,分析了送端过电压产生机理;其次,介绍了可控自恢复消能装置的过电压抑制原理,并给出了装置参数整定方法;最后,结合PSCAD/EMTDC和试验平台验证了可控自恢复消能装置实现常规特高压直流输电系统暂态过电压抑制的有效性。

GIS中快速暂态过电压VFTO的抑制研究进展

气体绝缘变电站GIS中的隔离开关在分合闸时,会产生快速暂态过电压VFTO,对GIS本身及邻近设备将造成极大危害。综述了国内外现有抑制VFTO的研究现状。从抑制VFTO的产生、改造GIS内部结构及抑制VFTO沿输电路径传播3个方面,概要总结了各抑制方法的优势及存在的问题。提出了抑制VFTO需要深化的研究内容:研制能精准控制开关合闸时间的成套设备,怎么样控制电弧击穿导通的时间,通过微机系统综合控制实现精准相位合闸;探索场路论结合的方式准确仿真加装阻尼母线前后VFTO的变化,建立阻尼母线抑制VFTO的特性参数关系;磁环抑制VFTO的理论,量化分析磁环的物理尺寸及磁材料特性参数对抑制效果的影响,在此基础上进而研究半圆卡扣式磁环对抑制VFTO的影响,以便后续在运GIS的改造,最后还需进一步研究如何解决磁饱和增加磁损耗增强抑制效果。

直流线路故障时抑制交流过电压的延时移相策略研究

特高压直流输电系统中,当发生直流线路故障时,根据运行工况的不同,整流侧需要进行移相重启或移相闭锁。巴西美丽山双回直流送端同为欣古换流站,在美丽山二期直流移相重启或移相闭锁时欣古换流站交流电压迅速升高,可能引起美丽山一期直流受端及附近多回直流同时发生换相失败。为解决美丽山二期直流线路故障时整流侧移相重启或移相闭锁导致的交流过电压问题,提出直流线路故障延时移相策略,即在发生直流线路故障时延迟一段时间再进行移相重启或移相闭锁,移相前借助直流电流控制器来抑制直流故障电流。试验结果表明,采用延时移相策略后,欣古换流站过电压问题可以得到抑制,有助于降低美丽山一期直流系统发生换相失败的概率。该策略在巴西美丽山二期直流工程中应用后,现场发生直流线路故障后的动作结果与仿真结果一致,可在其他有类似过电压抑制需求的直流工程中进行推广应用。

变压器过电压与变工况负载损耗研究

变压器是电力系统中常见且关键的设备之一,但在实际运行中常受到过电压和变工况负载损耗的影响,可能导致设备寿命缩短和运行不稳定。本文针对变压器过电压和变工况负载损耗进行研究。首先,分析了过电压产生机理和不同类型的过电压对变压器的影响。其次,探讨了变压器在不同负载工况下的损耗特性以及负载优化的可行性。为解决过电压问题,提出了过电压抑制与防范措施;针对负载损耗,探讨了负载优化与能效改进方法。本研究可为变压器的安全稳定运行提供参考与指导。

电力电容器的精准相控投切与过电压抑制

并联电容器组在配电网的应用过程中,可以有效提高电能输送的效率和质量,但由于电力电容器投切方式的某些不合理因素,也会因其产生过电压,从而影响到电网的稳定性。研究分析电力电容器投切暂态状态,对于合闸暂态,通过建立电力电容器组合闸并联时的单相等效电路,简化电力电容器投切暂态过程;对于分闸暂态,计算断路器触头在电力电容器投切状态下产生的恢复电压。由储能电容器、开关电源、功率驱动输出接口以及电流/电压传感器接口等硬件组成同步开关控制器,实现电力电容器的过电压保护。为验证该方法的应用性能,开展实验分析,在合闸和分闸两种状态下采用同步控制器对电力电容器展开投切测试,三相电压波动具有对称规律性,且幅值变化较为平稳,有效抑制了电力电容器的过电压峰值。实验测试结果表明,所提方法的投切稳定性高、过电压抑制效果好。

高比例新能源接入下送端电网直流闭锁过电压分析与抑制策略

近年来,以风电和光伏为主的可再生能源发电技术发展迅速。考虑到可再生能源资源富集区域和重负荷区域之间存在空间上的分布差异,高压直流输电被证明是一种能够有效将电力进行远距离传输以提升可再生能源消纳的技术。高压直流输电系统的直流闭锁故障,特别是直流双极闭锁故障,会导致送受端交流电网中产生过电压浪涌,进而可能导致发电机脱网运行。文中建立了直流闭锁故障下送端交流电网中过电压的数学模型,分析了可再生能源发电设备的无功功率对直流闭锁下电网过电压的影响,进而以送端电网的无功功率裕度最大为目标提出了一种最优有功出力分配策略。基于Matlab/Simulink,设计了一个案例来验证所提出的最优有功出力分配策略减少直流闭锁下电网过电压的有效性。

直流输电工程换流站内部暂态过电压抑制方法

由于换流站内部暂态过电压持续时间较短,导致传统优化设备与开关的控制策略下抑制效果不佳,文章提出直流输电工程换流站内部暂态过电压抑制方法。根据直流输电工程换流站元件模型模拟计算出内部暂态过电压,配置能量同步转换装置,控制该装置抑制换流站内部暂态过电压。试验结果表明,该方法在降低换流站内部暂态过电压幅度的同时,抑制了暂态过电压后稳态电压偏高的问题。

基于弧光转金属接地的弧光接地过电压抑制装置研究与仿真

针对目前现有的弧光接地过电压抑制装置存在的缺陷,提出一种将故障相接地的过电压抑制方法,在谐振接地配电系统中增加了控制装置,通过三相电压和开口电压将故障相强制金属接地,从而消除弧光接地故障.为了验证装置的可行性,利用ATP-EMTP软件加以仿真研究,结果表明装置在不同故障阻抗下均能够对故障进行熄弧,从而实现了过电压抑制.

应用高频磁环并联阻尼电阻抑制变压器雷电过电压的方法

采用避雷器可以限制雷电过电压的幅值,但不能抑制陡度,变压器因雷电过电压造成的事故还时有发生。提出将高频磁环并联阻尼电阻后串接在线路的适当位置来抑制变电站变压器雷电过电压的方法。通过振荡回路的试验和仿真建立了高频磁环的EMTP仿真计算模型。针对某实际220 kV变电站的仿真计算结果表明,通过选择适当的磁环材料和优化磁环的形状和尺寸,采用该方法可有效降低变压器雷电过电压的幅值和陡度,可作为避雷器保护的补充和完善措施。

快速响应磁控电抗器抑制特高压操作过电压研究

针对高电压等级电网的过电压限制与无功补偿存在矛盾的问题,提出了一种大容量并具有快速响应能力的磁控电抗器的设计方案。磁控电抗器的本体采用单相双绕组结构,保证了运行可靠性;接入电网的三相电抗器组的工作绕组以星形联结,中性点接小电抗,控制绕组为三角形联结以减小输出谐波;通过对低压控制回路直流电压的调节实现对电抗器输出容量的控制。提出2种励磁方式实现了磁控电抗器响应速度的大幅提高;也可采用控制绕组短接的方法实现电抗器容量的突增,以限制线路的操作过电压水平。应用一条1000 kV特高压线路模型,对采用常规并联高压电抗器和磁控高压电抗器时对三相对称合闸过电压的限制效果进行了计算分析,结果表明应用快速响应磁控电抗器可以对特高压线路操作过电压进行有效限制。

±1000kV级直流输电工程系统过电压抑制和绝缘配合

换流站过电压抑制和绝缘配合是±1 000kV级特高压直流输电工程的关键技术之一,对降低设备的绝缘水平和制造难度具有重要的意义。为此,论述了抑制±1 000kV级特高压直流换流站电气设备上的过电压措施及高性能避雷器参数的选取,指出提高避雷器的荷电率和减小避雷器的残压比是降低避雷器保护水平的重要措施,并详细介绍了采用高性能避雷器降低设备绝缘水平的可行性。给出了±1 000kV级特高压直流输电工程设备绝缘配合方法—确定性法,该方法须通过仿真计算可确定合理的避雷器配合电流和配合电流波形,以准确地进行绝缘配合。通过计算,给出了±1 000kV级特高压直流设备冲击绝缘水平的推荐值:±1 000kV、±1 100kV直流极线的操作/雷电冲击绝缘水平分别为1 900kV/2 250kV、2 050kV/2 400kV;±1 000kV、±1 100kV换流变阀侧Y绕组端子/D绕组端子的操作冲击绝缘水平分别为1 950kV/1 500kV、2 050kV/1 600kV。同时,根据线路过电压沿线分布的研究结果,建议线路杆塔绝缘配置应结合线路过电压幅值、分布特性和沿线海拔高度综合分析,并采用分段设计原则以使线路杆塔的造价更加经济合理。

一种抑制固态断路器过电压的新方法

在分析短路电流开断过程中过电压产生机理和决定因素的基础上,提出一种新型的固态断路器拓扑结构,通过容性续流支路释放故障回路中的电磁能量,从而降低过电压幅值。对续流支路抑制过电压的工作过程和机理进行了分析,并给出了断路器的整体控制方法。为满足微型电网双向潮流的特殊应用,提出镜像结构的固态断路器拓扑。仿真结果表明,增加续流支路的固态断路器,过电压抑制效果明显。

电力机车过分相过电压抑制新方法

针对电力机车过分相时导致变电所跳闸、电弧烧损接触线等问题,建立过分相过程的高阶等值电路,理论分析影响过电压的因素,得出机车过电分相的时刻是引起过电压的决定性因素,高压互感器的饱和引起铁磁谐振过电压是造成设备绝缘击穿和保护装置误动作的主要原因。提出了利用自动过分相装置的强迫信号、机车速度与接触线的电压相位信号来控制电力机车达到过电分相的时刻来抑制过电压产生的新方法,实现无过电压通过分相。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对过分相过程及抑制方法进行仿真验证。仿真结果表明,新的控制方法可以有效地控制电力机车过分相过电压低于50kV,提高了机车运行的安全稳定性。

整流桥式过电压抑制装置的工作机理及应用分析

整流桥式过电压抑制装置能够显著地抑制电炉变压器空载开断时的过电压,但其工作机理和应用尚未得到系统论证。文中在电磁暂态数值仿真分析的基础上,分析了该装置抑制过电压的机理,即利用大容量电解电容器吸收截流后电路中存储的电磁能量,同时过电压的幅值因较小的变压器绕组漏感而得到限制,典型情况下该装置可将过电压降至1.15倍。另外,给出了过电压幅值和倍数的估算公式,分析了变压器的短路阻抗、容量、空载截流值以及端口对地电容等因素对电压倍数的影响,变压器的短路阻抗越小或容量越大,越有利于降低过电压倍数。

高速列车内部过电压形成原理及抑制措施研究

针对高速列车运行过程中出现的内部过电压现象,以车载自动过分相过电压和升降弓过电压2种情况为例,分析过电压产生原理及其影响因素,并建立仿真模型进行验证。为抑制高速列车内部过电压,提出在中性段并联阻波高通滤波器、采用贯通式同相供电系统以及选取合适的车顶电压互感器3种措施。结果表明,高速列车内部过电压与动作时刻接触网电压相位、电压互感器阻抗有关;通过仿真验证,所提出的3种过电压抑制方法均能有效降低过电压。

基于有源箝位的IGBT过电压抑制技术

在介绍绝缘门极双极性晶体管(IGBT)在关断过程中产生过电压原理基础上,分析了传统的过电压抑制方法存在的问题,给出了一种基于有源箝位的IGBT过电压抑制策略。所给出的有源箝位电路由瞬态电压抑制器(TVS)构成,位于IGBT的集电极与门极之间。基于Saber的仿真结果证实了该策略可将IGBT关断时的过电压箝位在瞬态电压抑制器的设定值,能有效地减小IGBT关断时产生的过电压。

变频器输出过电压抑制方案探讨

分析了变频器输出产生过电压的原理,探讨了变频器输出过电压的各种抑制方案,指出了抑制变频器输出过电压的实用有效途径。

变流器过电压抑制分析与应用

从杨村煤矿副井提升机全数字晶闸管直流传动系统调试过程中出现的一次电容爆裂事故出发,分析了整流变流器过电压的抑制形式及原理。结合在变流器中使用的阻容保护形式,对该次电容爆裂进行了分析,并提出了改进措施。

新型固态断路器设计及过电压抑制方法研究

提出了基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的新型固态断路器(SSB)的设计方案,给出了开关模块拓扑结构和新型智能固态断路器的结构图。并针对IGCT对过电压非常敏感的问题,采用了能够抑制固态断路器产生过电压的新方法,既通过容性的续流支路释放故障回路中的电磁能量,来达到降低过电压幅值的目的。同时对续流支路抑制过电压的工作机理进行了分析和仿真。仿真结果显示,续流支路对过电压的抑制效果明显。