论文题目: 新型固态限流器及其对电力系统影响研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
导师: 何湘宁,江道灼
关键词: 柔性交流输电,固态限流器,变阻抗变压器,断路器,距离保护,汽轮机轴系扭振
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着电力系统和现代化工业的发展,大电网互联和跨国互联日益发展,单机容量不断增大,低阻抗大容量变压器在现代化低压配电系统中的应用不断增长以及配电网络的不断发展,使电力系统的短路容量有日益增加的趋势,系统中短路限流成为一个迫切的问题。经过多年的研究发展,已经涌现出多种类型的短路限流器。美国EPRI早在上世纪90年代初曾组织专家组对配电网络的各种限流技术进行了专门的调研,认为应用电力电子技术发展固态限流器(SSFCL)是较现实的技术途径。 本文首先概括了当今限流技术的基本工作原理、技术特点,并详细介绍现有的各种固态限流器的拓扑结构及工作原理,综述固态限流器的国内外发展状况,比较各自优缺点。 提出一种适用于中高压电网的新型具有旁路电感的固态短路故障限流器,正常工作时对线路几乎无影响;当故障发生时,旁路交流电抗器立即自动插入故障回路进行限流,检测到故障采取适当的控制策略关闭桥路,桥路尽快退出故障线路的运行,随后故障电流完全由旁路电感限制。新型限流器的固态器件和直流电抗参数不受电网允许的短路电流水平约束,所以可以进行灵活优化设计。进行了理论分析仿真计算,结合实验室的模型试验研究,结果表明,整个固态桥路相当于电流过零点断开的软开关,限流器不会引起附加振荡和过电压,控制方法简单,新型固态限流器具有良好特性,在电力系统中有深入研究和开发意义。 限流器中的耦合变压器正常运行在系统额定电流下,故障时工作在大电压大电流条件下,而在正常工况下耦合变压器仅仅承受极低的电压,变压器的资源经常处于极其浪费的状态。充分利用这一特点,在原有技术和相关专利的基础上,提出具有变阻抗耦合变压器的桥式固态限流器,系统正常运行时,限流器工作效果等同于原有的桥式固态限流器,故障发生时固态桥路退出线路运行,耦合变压器进入深饱和,副边断开,
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 课题的目的和意义
1.2 短路限流器类型
1.2.1 超导限流器
1.2.2 磁元件限流器
1.2.3 PTC电阻限流器
1.2.4 固态限流器
1.3 固态限流器实现方案
1.3.1 GTO开关型限流器
1.3.2 谐振式限流器
1.3.3 可变阻抗式限流器
1.3.4 具有串联补偿作用的限流器
1.3.5 无损耗电阻器式限流器
1.3.6 混合限流器
1.3.7 桥式固态短路限流器
1.4 固态限流器的研究进展
1.4.1 国外固态FCL进展
1.4.2 国内固态FCL研究现状
1.5 本文研究内容
参考文献
第二章 具有旁路电感的新型固态限流器
2.1 引言
2.2 新型固态限流器的拓扑
2.2.1 拓扑结构
2.2.2 单相固态限流器的工作原理
2.3 单相固态限流器应用于三相系统中的控制策略
2.3.1 在三相接地系统中的情况
2.3.2 在三相不接地系统中的情况
2.4 单相固态限流器应用中的仿真分析
2.5 三相固态限流器的工作原理及控制策略
2.6 三相固态限流器的仿真分析
2.7 试验研究
2.8 结论
参考文献
第三章 具有变阻抗耦合变压器的固态限流器
3.1 引言
3.2 变阻抗变压器型固态限流器拓扑
3.3 工作原理及控制策略
3.4 变阻抗变压器型固态限流器仿真分析
3.4.1 单相饱和变压器的磁场分析
3.4.2 电路分析
3.5 小结
参考文献
第四章 固态限流器对距离保护的影响
4.1 引言
4.2 距离保护基本原理
4.2.1 基本原理
4.2.2 距离保护的时限特性
4.3 阻抗继电器的动作特性
4.3.1 方向阻抗继电器的动作特性
4.3.2 加入限流器后的动作特性
4.3.3 整定后的继电器动作特性
4.4 仿真计算分析
4.4.1 阻抗继电器安装在限流器下游
4.4.2 阻抗继电器安装在限流器上游
4.5 距离保护的改进逻辑关系
4.6 小结
参考文献
第五章 固态限流器对断路器的影响
5.1 引言
5.2 断路器开断特性
5.2.1 断路器中的电弧
5.2.2 断路器的开断条件
5.2.3 暂态恢复电压
5.2.4 近区故障
5.2.5 断路器出线端设备(电容特性)的影响
5.3 断路器模型
5.3.1 电弧模型
5.3.2 Mayr模型
5.4 限流器对断路器暂态电压特性影响分析
5.4.1 电路模型
5.4.2 TRV变化
5.4.3 RRRV变化
5.5 考虑SSFCL设备杂散电容存在时断路器TRV分析
5.5.1 电路模型
5.5.2 TRV变化
5.5.3 RRRV变化
5.6 小结
参考文献
第六章 固态限流器抑制轴系扭振的研究
6.1 机组轴系扭振产生的原因
6.2 固态限流器对轴系扭振的影响研究实例
6.2.1 电力系统模型
6.2.2 汽轮机单元
6.2.3 SSFCL模型
6.3 电磁转矩和轴系扭矩分析
6.4 仿真研究及结果分析
6.4.1 限流能力
6.4.2 SSFCL对电磁转矩的影响
6.4.3 SSFCL对轴系扭矩的影响
6.5 小结
参考文献
第七章 总结与展望
7.1 全文工作总结
7.2 研究工作展望
附录1 具有旁路电感的三相固态限流器试验模型
附录2 10kV-500A具有旁路电感的固态限流器系统
攻读博士学位期间完成的学术论文
致谢
发布时间: 2005-07-14
参考文献
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