饱和铁心型超导可控电抗器对线路工频过电压的影响分析

运用超导电力技术研发的超导可控电抗器与电力系统传统的高压电抗器相比具有容量大、体积小、响应速度快等显著优势,其中饱和铁心型超导可控电抗器(saturated core superconducting controllable reactor,SCSCR)结构简单,且在超高压与特高压输电系统中起着限制过电压的重要作用。通过分析饱和铁心型超导可控电抗器的工作原理,在PSCAD/EMTDC中建立其电磁暂态模型,接入到500 kV超高压输电系统中进行时域仿真,观察其对不同类型线路工频过电压的影响,分析饱和铁心型超导可控电抗器的投入对高压输电系统抑制线路工频过电压的效果,为饱和铁心型超导可控电抗器在电网里的应用提供理论参考。     

磁饱和式和变压器式可控电抗器应用比较分析

概述了磁饱和式可控电抗器(MCSR)和变压器式可控电抗器(TCSR)的基本结构和工作原理,详细分析了它们的控制特性,以超高压输电线路为例,应用动态无功补偿原理,采用工程设计方法,设计了MCSR和TCSR的电压控制系统,对电抗器的仿真模型及仿真参数进行了详细说明,重点介绍了两类电抗器触发脉冲的产生过程.仿真结果表明:磁饱和式和变压器式可控电抗器的功率都能够连续平滑调节,使线路末端电压在稳态时总保持为额定电压不变,而变压器式可控电抗器的响应速度更快.     

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。     

一种新型静止无功补偿装置

针对在高压和超高压电网的静止无功补偿中,晶闸管投切电容器(TSC)受晶闸管自身参数的影响.使设备复杂、造价高等的弊端,研制一种新型静止无功补偿装置.该装置由高压可控电抗器和控制系统2部分组成,采用磁阀式结构设计和低压直流控制技术.通过对装置伏安特性、控制特性、过渡过程波形试验.结果表明:可控电抗器的伏安特性近似线性.能有效地消除可控电抗器运行时的谐波.克服了饱和时可控电抗器铁心损耗大的弊端.装置可随着高压输电线路传输功率的变化自动平滑地调节自身容量.规避了TSC高压控制的风险.扩大了电流的调整范围.     

特高压电网中可控电抗器的应用研究

针对我国特高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著制约线路传输功率的缺点,提出采用可控电抗器来代替的方案。根据晋东南-荆门1 000 kV输电线路建立了特高压线路模型,仿真研究了可控电抗器应用于该线路后对工频过电压、操作过电压以及潜供电流的抑制效果。仿真结果表明,可控电抗器能随着系统传输功率的变化来平滑调节无功容量,从而验证了可控电抗器应用于特高压输电线路的可行性和有效性。     

计及损耗的特高压输电线路中可控电抗器补偿度研究

高速响应可控并联电抗器装设于特高压交流输电线路,能够实现大范围快速平滑地调节容量和限制过电压等作用,从而提高输电电量和质量。为研究可控电抗器的补偿度以及其与线路特性的关系,建立计及损耗并精确考虑线路分布参数特性的特高压输电线路∏形等值电路,以均匀传输线方程为基础,采用电力系统潮流计算法得到适用于受端系统各种负载类型的可控电抗器补偿度公式。分析了可控电抗器的补偿度与线路传输功率、首末端电压、线路长度等之间的关系。分析结果表明：当特高压交流输电线路传输的有功功率一定且受端系统负载类型呈感性时,线路受端系统的功率因数越低,电抗器的补偿度越低;而受端系统负载类型呈容性时则与之相反。该研究为特高压可控并联电抗器控制系统的设计提供了理论基础,有利于进一步研究装设可控并联电抗器的特高压输电线路的特性。     

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。     

特高压磁阀式可控电抗器自抗扰DSP控制系统

特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量。采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进行了建模仿真和实时控制。试验结果表明,该控制算法可以适应磁阀式可控并联电抗器复杂非线性的控制特点,满足特高压线路中的无功功率高速响应要求。理论分析得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压磁阀式可控电抗器的控制规律,为该装置工程设计提供了理论基础。     

特高压磁阀式可控电抗器自抗扰DSP控制系统

特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量.采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进行了建模仿真和实时控制.试验结果表明,该控制算法可以适应磁阀式可控并联电抗器复杂非线性的控制特点,满足特高压线路中的无功功率高速响应要求.理论分析得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压磁阀式可控电抗器的控制规律,为该装置工程设计提供了理论基础.     

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。     

交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制

随着传输距离的进一步增加和传输容量的增大,特高压工频过电压问题更加严重,抑制措施较难实施。对特高压工频过电压进行简要分析并介绍其影响因素。提出采用快速励磁式磁控电抗器抑制特高压工频过电压的方法,并对快速励磁式磁控电抗器的结构进行介绍。指出采用固定电抗和快速磁控电抗器串联的方式来对特高压系统进行补偿,并对补偿效果进行了全面数值仿真计算,结果表明特高压系统的工频过电压能够限制在一个较稳定水平。此外,通过动态调节其无功容量还可以非常有效地稳定线路电压,在特高压系统中的应用前景广阔。     

超/特高压高漏抗变压器式分级可控并联电抗器的动态模拟

为提升对新型电力设备的仿真能力,国家电网仿真中心动态模拟仿真试验室开展了超/特高压高漏抗变压器式分级可控并联电抗器模拟技术的研究工作。分析了应用于超高压输电线路中的高漏抗变压器式分级可控并联电抗器的原理和技术特点;结合试验室电力系统动态模拟仿真系统的特点,提出了超/特高压变压器式分级可控并联电抗器模拟装置的参数选取和结构设计方法;介绍了该模拟装置的控制功能,并将模拟装置接入动态模拟仿真系统,对其控制功能进行仿真试验。试验结果表明所研制的超/特高压变压器式分级可控并联电抗器模拟装置的性能满足设计要求,可用于动态模拟仿真试验及研究工作。     

特高压可控并联电抗器补偿度的研究

特高压远距离输电系统中,高速响应可控电抗器通过实现容量大范围内快速平滑可调和限制过电压等重要作用,很好地提高了输电电量和质量。笔者以线路分布参数和均匀传输线方程为基础,采用电力系统潮流计算方法,得到适用于各种负载类型的可控电抗器补偿度公式。分析了可控电抗器的补偿度与线路电压、传输功率之间的关系。为特高压可控电抗器的设计和控制提供了理论基础,有利于进一步研究安装可控电抗器的特高压输电线路的特性。     

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。     

超高压可控并联电抗器的研发及制造

在超高压厦特高压电网中使用可控井联电抗器进行无功补偿，不仅可以对系统的无功功率补偿实行连续调节．实现真正的柔性输电，还可以抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，从而可大大提高系统的稳定性和安全性。文章从可控电抗器的系统原理及构成入手，对由特变电工沈阳变压器集团有限公司制造的500kV可控电抗器样机的主要技术参数、结构特点进行了介绍，给出了其解决谐波问题、噪声问题的措施与办法。同时对国外的运行经验进行了简单介绍。     

超高压系统中可控电抗器抑制工频过电压研究

提出了一种适用于超高压系统的可控电抗器,其容量可根据系统状态动态调节,且可以有效抑制各类过电压。分析了超高压系统中工频过电压产生的原因,阐述了研究工频过电压的条件。介绍了超高压可控电抗器的结构,分析了其工作原理。选择一条实际线路为例建立了EMTP仿真模型,对500 kV架空线路加装可控电抗器后两侧的断路器分别出现三相跳闸情况下母线侧和线路侧不同状态下的工频过电压进行了仿真计算,并与传统固定容量并联电抗器进行了比较,结果显示不同工况下可控电抗器对工频过电压的抑制效果明显,能起到传统固定容量的并联电抗器的作用。可控电抗器能够有效抑制超高压系统中的工频过电压并可动态调节自身容量,在超、特高压系统中具有广阔的应用前景。     

特高压交流线路工频过电压研究

特高压线路由于输电距离长、输送容量大、充电功率大,其工频过电压比超高压系统更为严重,但具体计算条件有些仍不够明确。在计算分析单、双回特高压线路工频过电压的基础上,从不同角度对各种工频过电压进行了对比研究,确定了单、双回特高压线路过电压研究中应重点考虑的工频过电压种类,并从原理上给出了解释。研究表明,单回线路应重点考虑单相接地甩负荷过电压,同塔双回线路应重点考虑单回运行方式下单相接地甩负荷过电压和双回无故障甩负荷过电压。     

可控并联电抗器的功能和调节

根据超、特高压长线路无功平衡的条件,列出了并联电抗器的可控调节方式,可使全线始终处在最佳运行工作状态。并联电抗器抑制工频过电压的机理,在于缩短空线的等效长度,从而削弱电容效应,基于这一特点,可控电抗器应有高速响应能力,使在形成空线的瞬间立即恢复到全补偿工作状态。在切空线过程中,线路残余电荷通过并联电抗器的低频泄放显著延缓开关恢复电压的上升速度而致避免重燃。在叙述中性点小电抗对抑制谐振和潜供电弧的重要作用的同时,指出它不应做成可控形式,其大小应根据主电抗的最大容量选定,以免显著限制后者的功率调节范围和造成对自身与主电抗中性点的过高的绝缘要求。