超/特高压磁控式并联电抗器合闸过程分析及其影响研究

工程经验表明,超/特高压磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)直接合闸会带来MCSR励磁系统直流母线过电压和对系统的谐波污染等问题,威胁设备自身及系统的安全,必须予以重视。针对上述问题提出了MCSR控制绕组带直流预励磁的合闸方案。基于新疆西北联网第二通道工程中的鱼卡站750?kV MCSR的绕组结构及工作原理,分析了MCSR稳态运行时各绕组电流的特性,推导了带预励磁合闸情况下控制绕组电流的解析表达式,并定性分析了控制绕组电流的变化特征,同时探讨了直接合闸时控制绕组上不平衡电动势的产生机理。在此基础上,对比分析了两种合闸方式对MCSR本体及系统的影响。分析结果显示,带预励磁合闸能避免直接合闸造成的过电压,并有效改善谐波污染问题,数字仿真和动模试验结果验证了理论分析的正确性。     

基于网侧绕组串联的磁控式可控高抗控制绕组结构改进

将单相磁控式可控高抗(MCSR)网侧分支绕组由并联改为串联结构能有效提升响应速度,但若直接将该方法应用于三相MCSR会造成主磁通严重畸变。基于传统三相MCSR的结构及工作原理,深入分析了直接将网侧绕组由并联改为串联后的MCSR各绕组电流和铁芯磁通的变化特征,揭示了主磁通畸变的原因在于没有偶次励磁电流通路。基于此提出了"两串三并式"控制绕组结构改进方案,在不改变各相控制绕组直流偏磁特性的前提下构造出了偶次励磁电流通路,将快速响应的单相MCSR结构推广至三相MCSR,数字仿真和动模实验验证了理论的正确性。     

超高压磁控式并联电抗器仿真建模方法

从系统角度分析了可控电抗器在超高压和特高压电网中的多种作用和应用前景;结合江陵换流站500 kV磁控式并联电抗器示范工程,分析了其磁路结构和工作原理,通过理论推导得出了磁控式可控电抗器的数学模型;在此基础上,提出了复杂磁路建模新方法--磁路分解法,并建立了磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)仿真模型。文章给出了10 kV MCSR原理样机的试验结果,并与软件仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。文中提出的磁路分解仿真建模法具有原理清晰、建模简便、模型精确、工程适用的特点,适用于电力系统电磁暂态计算,为超/特高压MCSR的分析提供了必要的仿真手段。     

特高压磁控式并联电抗器保护配置方案及其性能分析

可控高抗安全运行关系到系统的无功平衡和电压稳定,对保护要求甚高。磁控式可控高抗不仅包括网侧绕组,还设有控制绕组和补偿绕组,其本体保护配置较其他类型的可控高抗更为复杂,相关研究成果鲜有报道。基于一种在我国西北地区已实际投运的特高压磁控式并联电抗器的本体结构,对其本体保护配置进行了深入探讨,结合工程经验指出了传统保护应用于磁控式可控高抗存在的问题并给出了解决方案。介绍了网侧绕组和补偿绕组的保护配置情况及相关注意事项,详细分析了控制绕组各类故障的故障特征,提出以直流母线过电压保护作为控制绕组接地故障的主保护,同时指出传统零序功率方向保护应用于控制绕组匝间和相间故障时灵敏度不足,宜采用负序功率方向保护。     

750kV可控并联电抗器本体感应电压试验装置研究

可控并联电抗器能够在输电线路受到扰动时快速投入,适合于大潮流超高压输电线路无功补偿。感应电压试验是可控并联电抗器的一项重要试验,试验装置参数的选择对试验成功具有决定性的影响。本文通过对750kV可控并联电抗器本体感应电压试验装置的研究,确定了试验装置各项参数并通过试验进行了验证,对电抗器本体感应电压试验消耗的有功功率和本体感应电容进行了估算和试验验证。     

500 kV磁控式并联电抗器控制绕组保护方案

磁控式并联电抗器(MCSR)铁芯上绕有网侧绕组、补偿绕组和控制绕组,其中控制绕组作为控制无功功率输出的核心部分,对其保护性能的要求很高。基于一种已经投入运行的MCSR励磁系统结构,文中详细分析了控制绕组发生接地故障、相间短路和匝间短路的故障特征,提出了新的MCSR控制绕组保护方案,给出了整定计算原则。利用低电压与过电流复合型保护作为接地故障的保护,有效消除了死区;利用每相两绕组基波电流比相保护作为控制绕组相间短路的保护,提高了保护灵敏度;利用基于电流变化量的保护作为控制绕组匝间短路的保护,轻微匝间短路也有较高灵敏度。仿真结果验证了新原理的有效性。     

基于不平衡电压的磁控式并联电抗器控制绕组接地保护方案

实际工程中对于特高压磁控式并联电抗器(MCSR)控制绕组接地故障配置直流母线过压保护,然而发生控制绕组端部接地故障时,母线极对地电压无交流过电压特征,导致保护无法识别该故障.针对该问题,分析了控制绕组接地故障及稳态运行、2种方式合闸、区外故障工况下母线极对地电压变化情况,基于此提出一种基于直流母线不平衡电压的控制绕组接地保护方案.该方案利用正、负极直流母线电压之和构造直流母线不平衡电压,基于故障下直流母线不平衡电压明显上升的特征识别故障.方案原理简单、易于实现,解决了现有保护无法识别控制绕组端部接地故障问题.在MATLAB/Simulink软件中搭建了750 kV三相MCSR仿真模型,大量仿真结果验证了该保护方案的有效性.     

磁控式并联电抗器容量调节暂态过程及其对匝间保护的影响

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现无功功率的大范围平滑调节,但现有研究中MCSR容量调节暂态特性及其对保护的影响尚不清晰.因此,该文对MCSR容量调节过程展开研究,首先分析了磁控式并联电抗器的稳态运行特性,引入磁饱和度概念,在此基础上,对其容量调节暂态过程特性展开讨论.调容暂态过程中,由于心柱间磁饱和度的差异,三相控制绕组电流及控制绕组总电流的基波分量将会增加,导致基于控制绕组总电流基波分量的匝间保护误动.为解决该问题,根据MCSR调容过程中三相控制绕组电流基波分量平均值近似相等的特点,利用三相控制绕组电流基波分量差异度,可以准确识别出容量调节过程,从而有效解决了MCSR容量调节过程中匝间保护误动的问题.基于Matlab/Simulink的仿真及1.5kVMCSR样品的动模实验,验证了所提方案的正确性.     

超/特高压可控并联电抗器关键技术综述

可控高压并联电抗器是超/特高压输电系统中重要的无功调节设备。相比于其他可控并联电抗器,超/特高压可控并联电抗器电压高、容量大,对响应速度、谐波含量以及可靠性等性能指标及相关技术有着更高的要求。文中综述了超/特高压可控并联电抗器在本体结构设计、电磁暂态仿真模型构建、本体保护配置及原理研究、控制系统设计等4个方面关键技术的国内外研究现状,评述了各技术方案的优缺点,指出了各关键技术的重、难点,并对相关技术的发展趋势作出了展望。     

基于波形自相关的磁控式并联电抗器合闸防误动方案

磁控式并联电抗器(MCSR)容量大范围平滑可调,是解决超/特高压电力系统无功、电压控制难题的有效措施,MCSR的安全稳定运行关系到系统的无功平衡和电压稳定。针对MCSR预励磁合闸导致基于总控电流基频分量的匝间故障保护误动的问题,提出了基于分相控制绕组电流波形自相关分析的合闸防误动方案。首先分析了MCSR在正常运行、预励磁合闸、匝间故障等工况下分相控制绕组电流的波形特征,利用计及了幅值差异的分相控制绕组电流及其延迟半周期的改进波形自相关系数,构成了合闸防误动方案,基于MATLAB/Simulink的仿真实验验证了方案的有效性。     

晶闸管控制变压器式可控高抗本体保护方案

基于晶闸管控制变压器(thysistor controlled transformer,TCT)式可控高抗的本体结构和工作原理,对TCT式可控高抗本体保护配置进行了探讨,包括网侧绕组保护、控制绕组保护以及补偿绕组保护。重点对控制绕组保护进行了研究,分析了控制绕组各类故障的故障特征,结合数字仿真结果,指出了传统电抗器保护应用于TCT式可控高抗控制绕组在应对控制绕组引线单相接地故障、匝间故障和阀短路故障时存在可靠性或灵敏性不足的问题。针对上述问题提出将控制绕组侧电流互感器移至晶闸管阀末端并增设零、负序电流保护。     

磁控式并联电抗器数值计算研究

为了限制长距离输电线路上过电压和补偿线路充电功率,需要在超高压交流输电线路上装设高补偿度的并联电抗器。磁控式并联电抗器由于受铁心饱和特性影响,网侧绕组电流中不可避免地含有高次谐波。笔者以世界上首套500 k V可控示范工程为基础,提出一种基于2D有限元场路耦合方法,计算分析可控高抗控制特性,并与江陵荆门换流站500 k V磁控式电抗器实测结果对比。最后,基于上述方法对超高压750 k V可控并联电抗器网侧绕组励磁特性及谐波含量进行分析,通过与现场运行实测数据对比,验证计算方法满足工程应用的有效性。     

1000kV分级式可控并联电抗器 在特高压变电站的应用

在介绍可控并联电抗器的技术特点及应用状况的基础上,分析了1 000kV分级式可控并联电抗器的接线与工作原理,并对主要设备参数进行选择,结合实际情况,提出适用于特高压变电站的1 000kV分级式可控并联电抗器布置方案。该方案可控并联电抗器额定容量大,高压侧三相绕组采用星形连接,中性点经小电抗器接地;低压侧三相绕组采用星形连接,中性点直接接地。便于设备选择及降低设备绝缘水平,满足了可靠性、灵活性和经济性的要求。     

750kV分级投切式可控高压并联电抗器研究

阐述了分级投切式可控高压并联电抗器的基本工作原理,装置能够调节系统无功功率、抑制工频过电压和潜供电流,具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点.应用傅立叶级数分解方法对即将在河西750 kV输电工程中的敦煌变电站投运的300 Mvar750 kV可控高压并联电抗器的工作绕组电流的谐波含量进行了分析.然后,根据...     

磁控并联电抗器的应用研究

为了限制过电压和补偿线路充电功率,需要在超高压交流输电线路装设高补偿度的并联可控电抗器。在推导了磁控并联电抗器（MCSR）模型的基础上,建立了超高压系统的仿真模型,且对动态无功补偿及限制甩负荷过电压进行了仿真。仿真结果表明,在线路传送功率发生较大变化时,MCSR能够实时动态补偿无功功率,使线路末端电压基本保持不变。     

基于等效漏电感参数辨识的磁控式并联电抗器匝间故障保护方案

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现容量大范围平滑调节,是解决超/特高压输电系统无功及电压控制难题的有效措施。匝间短路是MCSR的一种常见故障,由于其特殊的铁心结构以及绕组联结方式,故障绕组和非故障绕组之间存在复杂的电磁耦合关系,MCSR匝间故障的准确判别具有一定挑战性。针对该问题,提出一种基于等效漏电感参数辨识的MCSR匝间故障保护方案。基于MCSR网侧与控制侧、补偿侧的电压回路等效电路,推导得到相应的等效漏电感参数辨识模型,通过递推最小二乘法实时辨识等效漏电感参数,利用其在匝间故障时变化明显以及故障相与非故障相的差异特征,构建基于等效漏电感参数变化率和三相差异度的匝间保护方案。此外,该方案还可以根据故障后等效漏电感参数的大小关系,进一步实现故障绕组的判别,最后基于Matlab/Simulink的大量仿真,验证了该方案的有效性。     

750kV并联电抗器研制

750 kV并联电抗器是我国正在建设的西北地区750 kV骨干输电网络中不可缺少的关键设备,研制性能优良、安全可靠的750 kV电抗器产品意义重大。为此,国内变压器制造厂结合西北750 kV输变电工程要求,开展了750 kV并联电抗器绝缘结构、降低振动和噪声、防止局部过热等关键技术的研究。通过计算分析和试验研究,掌握了750 kV并联电抗器设计制造的关键技术,研制的750 kV并联电抗器局部放电量小于100 pC,振动小于60μm,噪声水平低于75 dB(A),无局部过热,主要性能指标达到国际同类产品先进水平。目前,该类型750 kV并联电抗器已挂网运行,且运行情况良好。     

750kV输电线路过电压及可控并联电抗器的应用研究

分析了750kV输电线路上安装并联电抗器对过电压的抑制作用,以及并联电抗器对线路传输能力的影响。研究表明并联电抗器的补偿容量应根据系统传输功率的大小动态变化,并能保证在故障条件下满足限制暂态过电压的目的。为解决线路传输能力与抑制过电压方面的矛盾,分析了可控并联电抗器的工作原理,并提出了其在超、特高压系统中应用的关键问题。研究表明可控并联电抗器在750kV以及特高压系统中的应用具有广阔的应用前景和必要性。     

磁饱和式和变压器式可控并联电抗器

分析对比磁饱和式(MCSR)和变压器式可控并联电抗器(TCSR)的基本工作原理、主要工作特性、国内外研究现状以及应用前景。指出MCSR和TCSR具有无功功率连续可调和制造成本低、运行费用少的显著优点,而TCSR较MCSR又有较小的谐波电流、响应时间和功率损耗。     

磁控式并联电抗器内部故障仿真分析

磁控式并联电抗器(MCSR)作为电网中十分重要的无功补偿设备,具有平滑调节容量,消除操作过电压和潜供电流的作用。文中利用Ansoft Maxwell软件搭建了二维有限元模型,并使用外电路编辑器作为有限元激励源,通过仿真网侧绕组接地故障、网侧绕组匝间故障、控制绕组接地故障、控制绕组匝间故障,分析了在这4种不同故障情况下磁控式并联电抗器的工作特性。