新型特高压可控电抗器的理论及应用

论文摘要

发展特高压、超高压输电是我国电力工业发展的必然趋势,特高压、超高压输电对电网的安全稳定运行及电能质量提出了更高的要求。电力系统中的无功补偿与无功平衡,可以改善输电系统的稳定性,提高输电能力,抑制系统过电压。随着电网结构的日益复杂和电压等级的不断提高,电压和无功的调节仅仅依靠发电机的自动电压调节器已经远远不够,必须增强电网本身的调控能力。目前,在电力系统中应用最为广泛的无功补偿装置之一是并联电抗器,现在的超高压并联电抗器是非可控的,它始终接入线路而不予切除,而当线路发生故障切除和重合闸时,会产生工频和操作过电压。如何将并联电抗器做成可控方式是当前的现实需要和发展趋势,而且为了适应负载的急剧变化,电抗器应该具有高速响应的特点。可控电抗器是一种特殊的特高压或超高压并联电抗器,它不仅能随着传输功率的变化而自动平滑地调节本身的容量,而且线路传输大功率时,一旦发生暂态过程,它会急剧的增大容量而呈现出深度的强补效应,即仍能起到降低工频和操作过电压的作用。本文详细阐述了目前国际国内对可控电抗器的研究进展及可控电抗器的分类,着重分析了调磁路式可控电抗器和调电路式可控电抗器的基本工作原理、基本特性、数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行建模与仿真,验证了本文所提出的方法是正确的、有效的,提出了磁阀式可控电抗器、裂芯式可控电抗器以及无级连续调电路式可控电抗器的功率级数控制方法及工程实现,结合工程实际,提出了特高压可控电抗器的调节范围,得到了特高压电力工程中按每600km左右两侧装设可控电抗器后,基本可以保障长线路、大功率传输的电压和无功补偿要求的具有工程指导意义的结论。论文最后利用这种可控电抗器的基本原理,实现潜供电流与恢复电压的抑制,并且提出了一种新型可控消弧线圈,给出了其控制策略及工程实现方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 我国发展特高压、超高压输电的必要性
• 1.1.2 无功补偿的重要性
• 1.1.3 并联电抗器补偿装置的缺陷
• 1.1.4 可控电抗器在特高压或超高压输电中的地位
• 1.2 可控电抗器的功能与应用范围
• 1.3 可控电抗器的分类
• 1.3.1 调磁路式可控电抗器
• 1.3.2 调电路式可控电抗器
• 1.3.3 调气隙式可控电抗器
• 1.3.4 超导型可控电抗器
• 1.4 可控电抗器的研究进展
• 1.5 本文主要研究工作
• 第2章 调磁路式可控电抗器
• 2.1 概述
• 2.2 裂芯式可控电抗器
• 2.3 磁阀式可控电抗器
• 2.3.1 磁阀式可控电抗器的结构和工作原理
• 2.3.2 磁阀式可控电抗器的控制特性
• 2.4 磁饱和式可控电抗器
• 2.4.1 磁饱和式可控电抗器的基本结构
• 2.4.2 磁饱和式可控电抗器的工作原理
• 2.4.3 基本方程及等效电路
• 2.4.4 磁饱和式可控电抗器的等效物理模型
• 2.4.5 基于Matlab/Simulink 的仿真
• 2.4.6 磁饱和式可控电抗器的控制特性
• 2.5 三种可控电抗器的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 调电路式可控电抗器
• 3.1 引言
• 3.2 调电路式可控电抗器的工作原理
• 3.2.1 多并联支路可控电抗器的工作原理
• 3.2.2 无级连续调电路式可控电抗器的工作原理
• 3.2.3 分段调电路式可控电抗器的工作原理
• 3.3 调电路式可控电抗器的谐波分析
• 3.3.1 多并联支路的可控电抗器谐波分析
• 3.3.2 无级连续调电路式可控电抗器的谐波分析
• 3.4 调电路式可控电抗器的数学模型及其功率控制级数的实现
• 3.4.1 多并联支路可控电抗器的数学模型及其功率控制级数的实现
• 3.4.2 无级连续调电路式可控电抗器的数学模型及其功率级数的实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 特高压可控电抗器的调节范围
• 4.1 概述
• 4.2 可控补偿原理
• 4.3 特高压可控电抗器的调节范围
• 4.4 本章小结
• 第5章 潜供电流与恢复电压
• 5.1 概述
• 5.2 潜供电流及恢复电压的产生与组成[165]-[168]
• 5.2.1 潜供电流的产生
• 5.2.2 潜供电流与恢复电压的静电感应分量
• 5.2.3 潜供电流与恢复电压的电磁感应分量
• 5.3 中性点小电抗器的补偿原理
• 5.4 可控电抗器的四射线接线方式下中性点小电抗的选择
• 5.5 本章小结
• 第6章 新型可控消弧线圈及控制
• 6.1 概述
• 6.2 谐振接地电网与中性点不接地系统
• 6.3 消弧线圈的基本原理
• 6.3.1 消弧线圈的消弧原理
• 6.3.2 消弧线圈的脱谐度、合谐度与阻尼率
• 6.3.3 弧隙恢复电压与脱谐度的关系
• 6.3.4 消弧线圈对铁磁谐振过电压的抑制作用
• 6.3.5 消弧线圈的技术要求
• 6.3.6 消弧线圈系统的组成
• 6.4 新型可控消弧线圈
• 6.4.1 可控消弧线圈的结构原理
• 6.4.2 可控消弧线圈的工作特性
• 6.5 新型可控消弧线圈的控制系统
• 6.6 结果分析
• 6.7 本章小结
• 结论与展望
• 1.全文总结
• 2.进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的主要学术论文目录
• 附录B 攻读学位期间所承担的主要科研项目