石坪变电站中性点不接地系统电容式电压互感器谐振原因分析及对策研究

论文摘要

在中性点不接地系统中,由于电磁式电压互感器励磁电感的非线性特性,在一定条件下容易产生铁磁谐振过电压,它会严重影响系统的安全运行。为解决电磁式电压互感器系统铁磁谐振的问题,部分配电网把电压互感器更换为电容式电压互感器(CVT)。但更换为CVT后,在系统操作时CVT高压侧熔断器熔断的现象仍有发生,特别是重庆石坪变电站35kV母线上共发生了十多次CVT高压侧熔断器熔断的状况,初步分析认为是系统谐振造成的。因此,研究电容式电压互感器自身谐振及系统间的谐振,找到熔断器多次熔断的原因,并给出相应解决方法或建议是石坪变电站急需解决的问题。本文主要针对500kV石坪变电站系统,依据电容式电压互感器的工作原理和变电站实际运行的情况,建立了CVT自身谐振模型和整个系统的仿真模型,仿真分析谐振的情况,找到高压侧熔断器多次熔断的原因,并给出相应的建议。论文首先介绍了500kV石坪变电站的结构、运行特点和CVT高压侧熔断器多次熔断现象的记录与分析,依据电容式电压互感器的工作原理,建立了CVT暂态等效电路,从研究输入阻抗幅相频特性的角度,分析了可能造成CVT谐振的主要原因。然后利用变电站CVT的各种实测数据,采用转换的方法,计算了中间变压器、补偿电抗器和速饱和型阻尼器的非线性磁化特性曲线。在MATLAB中建立了CVT的暂态谐振仿真模型,分别对CVT一次合闸、电容器初始电压不同和二次短路又消除等状况,对CVT的谐振情况进行了仿真分析。其次,论文根据变电站的系统结构,分别分析计算了主变、母线、架空线、电抗器组、电容器组和站用变的仿真模型,在MATLAB中搭建了整个系统的仿真模型。根据石坪站CVT高压侧熔断器多次熔断的记录表,在220kV旁母接入系统时,对整个系统进行了仿真研究。仿真结果表明,在这种操作下,CVT支路发生了串联谐振,一次侧出现了过电流。最后,论文在上述仿真分析的基础上,总结了造成CVT高压侧熔断器多次熔断的原因,并提出了相应的解决建议。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 电容式电压互感器谐振及抑制措施的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 石坪变电站系统简介及运行特点
• 2.1 石坪变电站简介
• 2.2 石坪站系统结构及特点
• 2.3 石坪站35kV母线CVT高压侧熔断器多次熔断现象介绍
• 3 CVT的工作原理及暂态模型分析
• 3.1 电容式电压互感器的工作原理及等值电路
• 3.2 CVT的暂态模型及分析
• 3.3 本章小结
• 4 CVT的仿真模型及分析
• 4.1 仿真工具介绍
• 4.2 非线性器件的模型
• 4.2.1 中间变压器的饱和模型
• 4.2.2 补偿电抗器和速饱和阻尼器的非线性模型
• 4.3 CVT的仿真模型
• 4.4 CVT谐振情况的仿真分析
• 4.5 仿真结论及与实际情况的对比
• 4.6 本章小结
• 5 系统仿真模型及分析
• 5.1 35kV母线系统结构及组成
• 5.2 各模块的仿真等效模型
• 5.2.1 三相电容式电压互感器模型
• 5.2.2 变压器模块
• 5.2.3 线路模块
• 5.2.4 电容器组和电抗器组模块
• 5.2.5 电源模型和等效负荷模块
• 5.3 系统的仿真分析
• 5.4 谐振的抑制方法及建议
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献