基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路

传统的串并联开关电容型均衡电路在工作过程中会产生影响电路可靠性的冲击电流,为了改善该问题对电路性能的影响,同时提升电路的均衡速度,提出一种基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路。电路的LC谐振单元由均衡电容串联电感元件组成,所有开关器件均工作在零电流开关模式下,这将有效降低开关损耗,并有效抑制电路中的冲击电流,从而延长开关器件的使用寿命,提高电路的可靠性。所提出的均衡电路采用两个LC谐振单元作为储能元件组的组间均衡支路,可以同时实现储能元件单体与单体之间以及储能元件组与组之间的均衡,在保证均衡精度的同时,有效地提升电路均衡的速度。详细地分析了电路的特点与工作原理,通过搭建仿真平台,将所提出电路与现有的同类型均衡电路对比,验证了所提出均衡电路对均衡速度的提升作用。搭建了五个串联超级电容的实验平台,实验结果表明,所提出的电路可以提升55.85%的均衡速度,并且对冲击电流有显著的抑制作用。

Effect of Switching Devices on Power Quality and Transient Voltage Suppression Using Capacitor Bank Model

The main purpose of the electrical power system is to transport and distribute energy generated by the central power plants in a safe and reliable manner to the customer premises. Most of the electrical equipment is exposed within the open which suggests they can be vulnerable to lightning strikes, road dwindling, windstorms, and a few engineering activities with the potential of causing different degrees of damage to the electrical equipment. One of the ways to guard the equipment is to deploy switching devices. However, the operations of most of these switching devices produce oscillatory transient in the electrical transmission and distribution systems which result in voltage, current, and frequency fluctuations in the load. This paper investigates the effect of switching devices on power quality and proposes a positive sequence voltage power transient suppression technique that can spontaneously improve the distorted voltage at the instant of capacitor switching using the capacitor line model as a case study. MATLAB/Simulink software was utilized for the analysis on an electrical network model with bus voltages of 69 kV/12.47 kV and 480 V. The results showed that, during switching operations, the positive sequence voltage power detector block produces ripple-free accurate results.

一起励磁涌流闭锁导致的配电自动化开关异常动作案例分析

立足于当前云南电网配电自动化实用化背景,结合系统内一起配电自动化开关异常动作案例,针对配电自动化开关励磁涌流闭锁功能错误触发开展分析并给出优化建议。首先,介绍了线路参数及保护配置情况,奠定后续分析基础。之后,基于SOE信息复现开关动作过程,明确开关异常动作情况。最后,结合故障录波信息阐述配电自动化开关异动原因,并给出优化建议。

基于相控开关技术的空载变压器励磁涌流抑制研究

断路器在随机关合空载变压器时会产生幅值、频率很高的励磁涌流,这种操作暂态可能导致微机继保装置误动作,降低用户电能质量和系统可靠性。根据空载变压器涌流产生的机理,采用选相关合技术消除变压器励磁涌流,研究了铁心剩磁和最佳关合相位关系;分析了断路器截流和暂态恢复电压对铁心剩磁影响,并给出了剩磁测量方法。在空载变压器选相关合原理基础上,采用ATP-EMTP软件建立空载变压器关合模型,对暂态过程进行了仿真。仿真结果表明,选相关合技术能有效消除空载变压器合闸时产生的励磁涌流,为空载变压器选相关合提供了理论基础。

采用相控关合技术限制背靠背换流站涌流的仿真研究

针对换流站滤波器电容器出现漏油与爆炸的现象,结合背靠背换流站工程,运用ATP软件,分析换流站220kV侧交流滤波器关合时的涌流特征,计算不同类型滤波器关合时的涌流。结果显示:对于SC型滤波器,使用相控关合技术可将其关合的涌流倍数限制在标准规定的范围内;而对于HP12/24和HP3型滤波器,其涌流值较小,可不采用相角控制技术。考虑到断路器操作时的动作时间分散性,为将合闸涌流倍数限制在标准规定的20倍以下,对不同绝缘强度下降率(rate of decrease of dielectric strength,RDDS)的断路器进行研究,得到了RDDS与断路器合闸时间分散性对滤波器断路器相控关合初相角的影响,为背靠背换流站滤波器组相控关合断路器的选取提供了依据。

电力机车主变压器空载合闸瞬变过程仿真

电力机车主变压器空载合闸电磁瞬变过程复杂,常规工程计算方法精度与效率不高。为此引入复合短路阻抗,将多绕组变压器模型简化,并在MATLAB/PSB中建立了能够反映多绕组电力机车主变压器空载合闸的仿真模型。结合模型给出了其等值阻抗、合闸初始相位角、剩磁和饱和特性对其空载合闸产生的励磁涌流影响的分析。仿真结果为电力机车主变压器的继电保护、电磁设计和运行系统控制提供了重要的理论依据。

高压断路器选相合闸方法研究

针对电气设备分相投切时产生暂态过电压、过电流,尤其是换流变压器等电磁耦合类设备单相合闸时引起励磁涌流的问题,提出了计及电磁耦合影响的高压断路器三相合闸方法。该方法考虑电磁耦合效应对单相合闸的影响,以换流变压器断路器投切为例建立选相合闸的计算模型,对于换流变压器不同接线方式,分别计算逐相合闸过程中各相电压幅值和相位的变化,按电磁耦合影响最小的原则确定选相合闸控制方法。利用高压直流工程仿真和现场运维实例验证,结果表明:相比现行的单相合闸策略,采用计及电磁耦合影响的三相合闸方法,换流变压器空载合闸时暂态过电流减少明显,充电励磁电流波形较为平滑,抑制了励磁涌流的产生。

一种启动冲击电流抑制电路

针对采用Boost电路的前端交直流变换器中存在的启动冲击电流问题,提出一种三级启动冲击抑制电路。所提电路不但能够抑制启动瞬间出现的一次冲击电流,还能够抑制由于Boost电路开始工作而产生的二次冲击电流。详细分析了冲击电流产生的原因,提出一种新型的启动冲击抑制电路,经仿真验证,所提电路能够可靠抑制冲击电流,证明了所提电路的可行性。将电路被应用于1 000 W两级式金卤灯电子镇流器中,实验测试结果表明:所提电路可有效的抑制冲击电流,其中一次冲击电流接近于零,二次冲击电流可控制在10 A以内。

新型高压动态无功补偿装置的研究

为解决当前高压无功补偿领域采用常规机械开关投切电容器组开关合闸时触点弹跳产生过电压,分闸时易重燃及不可频繁操作,而采用串联固态电子开关需要相应的动、静态均压及同步触发电路导致系统结构复杂且成本较高的问题,提出一种基于新型高压投切开关的高压动态无功补偿装置。该装置采用降压变压器、交流接触器、低压可控硅构成新型高压投切开关,利用变压器短时过载与空载运行来投切电容器组完成无功补偿。理论推导及仿真试验均表明该装置具有响应时间快、投入无涌流、无关断过电压、价格适中的优点,证明该装置特别适用于中等容量的高压无功补偿系统。

相控真空断路器同步关合电容器组的研究

分析了并联电容器组关合的暂态过程,用分相控制的永磁机构真空断路器进行了关合并联电容器组的试验研究。结果表明,相控真空断路器动作分散性小,可以有效地完成电容器组的同步关合,大幅度降低系统暂态过电压、减小涌流。

超/特高压交流滤波器断路器特殊的运行工况及其结构设计要求

介绍了AFC断路器特殊的运行工况关合和开断过程,为适应其要求,提出了与一般线路操作保护用断路器不同的特殊的灭弧室结构设计要求,即通过并联均压电阻改善灭弧室两断口电位分布以提高产品内、外绝缘可靠性,为减轻合闸涌流对开关触头的烧损和限制它产生电磁震荡对电网设备安全的危害,提出了开关合闸电阻的特殊设计。为开发适于交流滤波器操作用的断路器提供了设计方向。

两种削弱励磁涌流的方法

合空载电力变压器时会产生数值相当大的励磁涌流 ,易造成变压器差动保护装置的误动作。针对这一问题 ,介绍了两种削弱励磁涌流的方法 :控制三相合闸时间或在变压器低压侧加装电容器。理论分析和实践均证明这两种方法是行之有效的 。

几种削减变压器励磁涌流的方法

变压器在空载合闸时将产生很大的励磁涌流,这种励磁涌流对变压器的稳定运行极为不利。为削减这种励磁涌流,提出了3种方法:控制三相开关合闸的时间法,内插电阻法和改变变压器绕组的分布法。理论分析和实验表明,这3种方法各有其优缺点,都能有效地削减励磁涌流,前两种方法的可行性更好。

双流制机车变压器合闸到交流电网的冲击电流分析

双流制电气机车变压器合闸到交流电网瞬间产生的冲击电流与运行于直流电网时铁心中的剩磁有关。机车运行于直流电网时变压器仅作为滤波电抗器接入回路,绕组的连接方式使磁场分布具有漏磁特点,基于此,提出采用"平均"磁化曲线和"局部"磁化曲线来刻画漏磁特性,分别计算两种磁化曲线下的合闸冲击电流,分析该两种磁化曲线对计算结果的影响,并对两种磁化曲线下的合闸冲击电流进行谐波分析。该计算方法可为双流制电力机车主变压器的电磁设计、暂态分析及继电保护提供参考依据。

40.5kV投切电容器组用双断口真空断路器的研究

针对40.5 k V真空断路器投切电容器组时重击穿概率高这一亟待解决的技术难题,利用串联断口技术实现电容器组电流开合,提出了40.5 k V双断口真空断路器的设计方案并进行了深入研究,以满足电力系统的要求。建立了由高频涌流振荡回路和工频振荡回路组成的容性电流开合试验回路,在试验样机上完成了多组背对背电容器组开合试验,表明双断口真空断路器可显著降低投切电容器组时的重击穿概率。采用合成试验方法对该样机进行了短路电流开合试验,表明双断口真空断路器具有足够的短路开断能力。为保证每个断口的工作负荷相近,对并联均压电容数值的选取进行了试验研究并确定了样机的优选值为400 p F。因此,文中提出的用于投切电容器组的40.5 k V双断口真空断路器设计方案是完全可行的。

变压器群合闸涌流阻尼抑制方案的研究

为了达到抑制变压器群合闸涌流的目的,基于对变压器群重合闸涌流产生特点的分析,提出了一种适用于变压器群合闸涌流的阻尼抑制方案。通过分析加装阻尼抑制装置前后变压器内部磁链的变化情况,介绍了阻尼抑制方案对变压器群合闸涌流的作用机理,并研究了抑制装置最佳阻尼参数的选择方法。采用仿真手段对变压器群重合闸工程范例-高速动车组过分相重合闸过程进行了研究,对比了加装阻尼抑制装置前后高速动车组过分相重合闸的涌流情况。仿真结果表明:该方案可以有效抑制变压器群合闸涌流,减小合闸相位角对变压器群合闸涌流的影响,适用于工程推广。

相控真空断路器投切空载变压器的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易引起继保装置误动、绕组机械应力增大及电能质量降低等。采用选相合闸技术在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器,可以有效地削弱励磁涌流。该文分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的策略,仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适于选相分合闸的实现。

单相变压器空载合闸励磁涌流暂态特性建模与实验

变压器在空载合闸时,由于铁芯饱和导致在变压器的一次绕组内会产生很大的励磁涌流。励磁涌流一方面会引起变压器差动保护装置的误动作;另一方面励磁涌流会导致绕组之间产生机械力作用而损伤绕组。通过分析单相变压器空载合闸的数学模型得出了励磁涌流及其间断角的计算公式。采用分流器和数字示波器对不同容量的单相变压器进行测量后得到了与理论分析一致的涌流波形。理论和实验结果表明励磁涌流是含有高次谐波的单侧衰减尖顶波。在相同条件下,合闸角越小、铁芯剩磁越大、饱和磁通越小,都会导致产生更大的励磁涌流幅值。

基于晶闸管开关的变压器励磁涌流抑制方法

变压器作为电力供配电领域的核心部件,其应用的安全性受到学者的关注。由于变压器是铁磁元件,不可避免地存在剩磁问题,这就带来了空载合闸时的励磁涌流问题,而利用分相合闸策略可有效抑制变压器空载合闸励磁涌流。对该方法进行了分析,并指出现有方法存在的问题。基于分相合闸基本原则,提出了先进行预充磁,再利用晶闸管作为开关器件的分相投入新方法,并通过仿真和实验验证了该方法的有效性。

变压器有载合闸的非线性数学模型及仿真

已提出的变压器有载合闸模型,都是将时变的励磁电感进行线性化或分段线性化处理,这种处理方式不能光滑地反映铁芯的非线性特征,造成仿真误差。建立了一个比较合理且精确的变压器有载合闸的非线性数学模型,铁芯的励磁特性采用了多值磁滞特性。根据该模型建立各支路电流的状态方程,并通过数字实时仿真证明了目前各种采用涌流特征进行闭锁的变压器差动保护经历带负载合闸时,尤其是在外部故障切除后电压恢复过程中受超饱和现象的影响,存在误动的可能性,指出应规定不推荐进行变压器有载合闸。进一步验证了变压器差动保护原理的局限性。