新型固态短路限流器系统中耦合变压器的研究

论文摘要

随着经济的发展，电力需求日益增长，电力系统的规模也逐渐扩大，电网的短路电流水平迅速提高，越来越威胁着电力系统的安全稳定运行，近年来，世界上许多国家投入大量人力物力开展短路限流技术的研究和故障限流器的开发，浙江大学于上世纪九十年代中开始进行新型固态短路限流技术的研究工作，至今已近有十年的历史，已对适用于交流系统的限流技术进行了较为深入的研究，并获得多项专利成果，拥有自主的知识产权。但大量短路故障限流器还处于实验和试验阶段，限流系统设备的重量、体积和成本问题是目前短路限流装置走向应用的主要障碍，本论文结合饱和型耦合变压器桥式固态限流器系统对耦合变压器的特殊要求，提出一种用场路耦合的方法分析饱和型耦合变压器运行特性以及此特殊变压器的设计要求，降低限流系统设备的重量、体积以及成本，使短路限流技术走向应用。论文的第1章首先综述了电力系统的发展现状以及电力系统对短路技术的要求，并在大量文献的基础上对现有一些短路限流技术进行了介绍。第2章主要结合浙江大学近十年来取得的专利成果介绍了新型固态限流器的研究现状，详细介绍了桥式固态限流器的工作原理以及拓扑结构，并就饱和型耦合变压器固态限流器系统运行状态研究了系统对饱和型耦合变压器的特殊要求。第3章则在第2章的基础上主要分析了在线变压器的电磁性能，建立相应的数学模型，就变压器运行的状态进行有限元分析。本文提出用场路耦合的方法计算分析变压器的特性，并用能量扰动法计算变压器等效电感。最后实例试验分析，确定此特殊变压器的设计要求。在确定了特殊变压器的设计要求后，在第4章中用Ansys建立系统仿真计算模型进行系统仿真对比研究，并印证设计的合理性。同时在第5章节中用Matlab进行仿真对比试验。最后第6章进行论文的研究总结和分析，提出尚需要解决的问题和以后努力的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1、电力系统的发展
• 1.2、现国内外短路限流技术的发展状况
• 1.2.1、国内外常规短路技术装置
• 1.2.2、几种新型短路限流技术及其优缺点
• 1.3、本文研究内容
• 第2章 耦合变压器固态限流器工作原理及特性
• 2.1、拓扑结构与基本工作原理
• 2.2、单相固态限流器工作原理
• 2.3、饱和型变压器运行状态及等效电路模型
• 2.3.1、饱和型耦合变压器运行状态分析
• 2.3.2、饱和型耦合变压器等效电路模型
• 2.4、本章小结
• 第3章 系统在线变压器的电磁性能分析方法
• 3.1、系统在线变压器的场路耦合有限元分析
• 3.1.1、系统在线变压器电磁性能分析的数学模型
• 3.1.2、变压器有限元分析
• 3.1.3、变压器场路耦合有限元分析
• 3.2、变压器等效电感参数计算
• 3.3、变压器场路耦合分析方法实例验证
• 3.4、常规铁芯变压器耦合系统仿真试验
• 3.5、饱和型耦合变压器设计概要
• 3.5.1、饱和型变压器铁芯设计
• 3.5.2、饱和型变压器损耗处理
• 3.6、本章小结
• 第4章 饱和型变压器系统运行有限元分析
• 4.1、饱和型变压器系统运行有限元仿真计算
• 4.2、具有旁路电感短路故障限流器系统有限元仿真计算
• 4.3、系统有限元仿真分析比较
• 4.3.1、系统三种状态数据分析比较
• 4.3.2、两种固态限流系统比较
• 4.4、本章小结
• 第5章 固态限流系统故障仿真分析
• 5.1、饱和型耦合变压器固态限流器系统分析
• 5.2、具有旁路电感短路故障限流器系统分析
• 5.3、本章小结
• 第6章 研究结果与讨论
• 6.1、研究内容和结论
• 6.2、研究结果分析
• 6.3、尚需解决的问题和今后的努力方向
• 参考文献
• 致谢