集成滤波电感变压器在10 kV箱式变电站谐波治理中的应用

针对10 kV变电站谐波污染问题,提出了一种将特定次滤波电感集成于配电变压器中的技术方案,避免了传统无源滤波装置中空心电抗器占用空间大或铁心电抗器噪音严重的缺点。首先分析了将滤波电感集成于变压器中的解耦技术;然后对某一容量800 kVA的样机进行有限元仿真,理论分析降阶电感矩阵法,计算出变压器绕组间耦合度和电感矩阵,并以电感矩阵为接口进行系统的场路耦合仿真;最后对样机滤波效果进行实验测试。仿真和实验结果表明：集成滤波电感配电变压器能达到很好的谐波抑制与无功补偿效果,且集成滤波电抗器具有与变压器其它绕组低耦合、占用空间较小、不增加噪音等特点。     

集成电抗型电力感应调控滤波系统

为满足电气装备高功率密度的发展趋势,提出一种集成电抗型电力感应调控滤波系统(controllable inductive power filtering system with integrated reactor,CIPF-IR)。感应滤波技术充分发挥变压器电磁潜能,使谐波电流被屏蔽在变压器低压侧;集成滤波电抗通过将特定变压器绕组与供电绕组功率解耦,实现电气设备的小型化设计。介绍了新型变压器,并获得其电感矩阵;建立CIPF-IR系统的等效电路模型和数学模型,探讨集成电抗耦合度、虚拟阻抗与谐波滤除率之间的关系,揭示了互感对滤波性能影响。对新型变压器样机进行测试,结果表明:集成电抗器具有良好的线性度、与其他绕组耦合度低等特点;CIPF-IR系统能加强感应滤波性能,减少谐波对变压器损耗;集成电抗与感应滤波绕组结合具有可行性和有效性。     

集成滤波电抗绕组变压器数学模型

集成滤波电抗绕组利用特殊的绕组排布设计方式,将滤波装置的空心电抗器集成于变压器绕组,目的在于精简装备个数,减小装备占地面积,在舰船供电系统、城市预装式变电站等谐波含量高,电气装备占地面积有限的场合具有广泛的应用前景。集成滤波电抗绕组作为变压器中的特殊结构绕组与其他正常供电绕组共同构成统一的绕组结构。本文给出了集成滤波电抗绕组变压器的基波电路模型与谐波电路模型,并基于多绕组变压器自感与互感的电压方程,推导各绕组基波电流与谐波电流计算公式;通过基波电流与谐波电流相加得到集成滤波电抗绕组变压器的数学模型。以某300k VA集成滤波电抗绕组舰船整流变压器样机及滤波系统为实验对象,通过对比变压器数学模型计算数据与实测数据,验证了本文数学模型的正确性。     

一种具有滤波功能的磁集成式10kV箱式变电站

针对低压配电网谐波污染问题,提出了一种具有滤波功能的磁集成式10k V箱式变电站。并且为解决空心电抗器和铁心电抗器的不足之处,设计了一种适用于箱式变电站的滤波电抗器,其集成于配电变压器之中,由匝数相等的两段线圈反向串联连接而成,具有线性度好、体积小以及噪声低等优点。首先介绍了具有滤波功能的10k V箱式变电站的详细方案设计;其次分析了滤波电抗器与变压器绕组之间以及不同滤波电抗器之间的退耦技术;另外推理证明了滤波电抗器具有漏电感特性;最后对一台300k V·A的试验样机进行测试,测试结果表明集成式滤波电抗器具有良好的线性度以及低耦合度,验证了新型10k V箱式变电站良好的滤波效果。     

磁集成技术在变压器式可控电抗器中的应用

由于变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)控制绕组间存在磁耦合,笔者将解耦磁集成技术应用于CRT的结构设计中,通过向各控制绕组的磁通提供低磁阻磁路来实现控制绕组间的解耦,从而提出了一种磁集成CRT铁心结构,进一步计算了各绕组的漏感,建立了其电感—变压器等效电路,推导了各控制绕组间的耦合度以及空载电流与侧柱气隙大小之间的关系式,并在MATLAB平台下对其进行了仿真分析。仿真结果表明增大气隙,可以减小控制绕组间的磁耦合,提高绕组容量利用率;验证了此结构通过控制侧柱气隙的大小达到解耦的方法是有效的。     

阻尼环滤波电抗器参数计算与分析

本文笔者利用解析计算与仿真相结合的方法，对增加阻尼环的滤波电抗器的电感、损耗、品质因数（Q值）变化进行了对比计算研究，并针对干式空心电抗器产品样机进行了测试。结果表明，通过采用阻尼环结构措施，能够满足实际工程对于电感偏差、Q值的指标要求；在满足损耗要求的前提下，对改善绕组本体的温升，具有很好的作用。     

基于改进配电变压器截波过电压暂态模型的仿真

为了加强配电变压器运行的安全性,避免避雷器动作后造成的截波过电压对配电变压器造成损害,建立了描述配电变压器绕组暂态过程的时域等值电路,并根据所给的技术参数,计算出了配电变压器时域等值电路中参数值。建立了基于MATLAB语言下的改进配电变压器截波过电压暂态仿真模块,对加入防雷电抗器前后配电变压器绕组的暂态过程进行了仿真,绘制出了一次、二次绕组的电流、电压波形。仿真结果表明,配电变压器加入防雷电抗器后,变压器绕组上的电压、电流幅值和陡度均有明显下降,验证了新型防雷电抗器的理论可行性,能够有效降低配电变压器截波过电压[1-3]。     

光伏并网集成滤波电抗分裂变压器

太阳能光伏发电直接并网系统有多支路性和模块化的特点。将LC滤波器的空心电抗器作为分裂变压器的一个独立绕组以特殊的绕组布置方式集成于分裂变压器中,以达到减少光伏发电并网系统支路个数、精简电力设备数量、减小设备占地面积的目的。本文详细介绍了集成滤波电抗分裂变压器的工作原理,研制出一台1250 k V·A/10.5 k V变压器实物,搭建了1 MW光伏发电并网系统模型。通过实测数据和仿真分析分别论证了非正交解耦理论的正确性和方案的合理性。     

双流制机车变压器绕组复用电抗器对直流母线电压稳定性的影响

为减少双流制机车体积和重量,直流工作制式下牵引变压器二次侧绕组充当平波电抗器即为其中一项关键技术。二次侧绕组接线方式不同时,其等效电感值可能非线性,这将对直流母线电压稳定性造成重要影响。针对该问题,首先将变压器当作普通电感,建立起双流制机车直流供电模式下系统等效电路,并运用小信号分析法对牵引变压器复用平波电抗器时直流母线电压的稳定性进行了分析;然后在牵引变压器二次侧绕组正串与反串两种不同接线方式下,提出了小信号模型下对应电感值的计算方法,以此得到变压器复用平波电抗器时对直流母线电压稳定性的影响,整个分析求解过程对多流制或双流制机车的研发与应用具有很好的指导作用。     

基于降阶电感矩阵法的多流制牵引主变压器直流滤波电感的计算

在多流制电力机车中,牵引主变压器充当变压器和直流滤波电感两种角色时,能提高牵引传动系统的设备利用率,降低系统占用空间和质量。为了解决牵引绕组被用作直流滤波电感时端口电感计算模型非线性及建模复杂等问题,本文结合多绕组牵引主变压器的端口电压方程,提出了一种基于降阶电感矩阵法的直流滤波电感计算新方法;首先详细推导出电感矩阵降阶算法的通用计算式;其次,根据牵引绕组用作直流滤波电感时不同的接线方案,建立牵引主变压器的端口电压方程组,并将降阶后获得电感参数代入到端口电压方程组中,再依据变压器的端口边界条件,即可推导求得直流滤波电感的计算式。最后,以南非多流制牵引主变压器为例,采用本文提出的新算法对牵引绕组用作直流滤波电感的两种典型接线方法条件下的滤波电感进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明该方法能准确计算出直流滤波电感量。这对实现牵引主变压器阻抗参数与多流制牵引传动系统参数的优化匹配具有重要的工程应用价值。     

磁集成式LCL滤波器在牵引网高次谐波抑制中的应用

为抑制机车牵引变流器流入牵引网的高次谐波,减少滤波器占用机车的空间,提出一种磁集成式LCL滤波器新方案。为抑制LCL滤波器固有谐振尖峰,提出一种基于无电容电流传感器的有源阻尼瞬态直接电流控制方法;针对LCL滤波器占用空间过大的问题,将牵引绕组端口电感用作第一电感,通过磁集成技术将第二电感集成到牵引主变压器中以减少空心电抗器占用空间;通过Ansoft和MATLAB软件对采用磁集成式LCL滤波器的牵引传动系统进行场路耦合仿真。仿真与实验结果表明,磁集成式LCL滤波器不仅能够有效抑制机车注入牵引网的高次谐波,而且克服了传统LCL滤波器占用空间大的缺点。     

干式空心电抗器磁场和电感的计算分析

基于场-路耦合计算模型,采用有限元软件对干式空心电抗器的磁场和电感进行了计算和分析。以一种空心电抗器为例,给出了磁场分布图以及各个包封的电流和电流密度值。将电流、电感和损耗的计算值与实测值进行比较,表明场-路耦合计算方法具有较高的准确度,可满足空心电抗器的工程设计要求。     

干式空心电抗器设计软件开发与应用

基于等电阻电压的设计方法，开发了干式空心电抗器设计软件，提供解析法和有限无法两种计算方法，通过优化设计得到空心电抗器的结构参数，并给出电抗器的磁场和温度场分布，对不同安装方式和不同订货参数的空心电抗器都可以进行设计。以一种型号的空心电抗器为例，分别给出了三相平放和三相叠放时电抗器的参数。     

干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术

首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。     

一种新型串联混合型有源电力滤波器

提出一种新型可调电抗器的控制方式,其基本思路为:检测变压器一次侧的电压作为参考信号,采用一个电力电子逆变器跟踪该电压产生一个可调电压,并将该可调电压施加到变压器的二次侧,则变压器一次侧呈现为可调电抗器。将该可调电抗器应用到有源电力滤波器中,提出了一种新型串联混合型有源滤波器,可调电抗器串联在电力系统和谐波源之间时,检测变压器一次侧的谐波电压并采用电力电子逆变器产生一个谐波电压施加到变压器的二次侧,当施加到二次侧的谐波电压和一次侧的谐波电压满足一定关系时,则变压器一次侧对基波呈现变压器一次侧的短路阻抗,而对于谐波呈现为一个高阻抗,起到了隔离谐波的作用。该滤波器具有逆变器容量小、滤波效果好等优点。采用电压型谐波源和电流型谐波源的实验结果证明了该原理的有效性。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析

笔者利用有限元法分析计算了干式空心电抗器线圈的自感、互感及涡流损耗等电磁参数,分析了存在匝间绝缘短路的电抗器在不同频率电源作用下整体电感的变化规律。在分析的基础上,提出的脉冲振荡电压法是适用于干式空心电抗器匝间绝缘故障检测的一种有效试验方法,并设计和研制出一套电抗器匝间绝缘检测设备。通过对绝缘完好和存在匝间短路状况下的两组电抗器试验电压与电流的波形的比较,验证了电抗器匝间绝缘状况检测方法的有效性。     

变压器式混合控制型可调电抗器的控制策略研究

随着我国电力系统的快速发展,可调电抗器作为可动态补偿无功和稳定电压的新型FACTS装置,得到了广泛应用。变压器式可调电抗器响应速度较快、易实现高压应用,成为研究热点。基于一种潜力较大的变压器式混合控制型可调电抗器拓扑,阐述了晶闸管投切和VSC闭环PWM调制的混合控制策略。针对存在绕组高短路阻抗设计误差和各绕组互感影响难题,目前大部分研究均从结构优化角度进行改进。从控制角度入手,将可调电抗器的整体输出无功引入到VSC的闭环控制中,提出了一种无功顶层闭环反馈控制方法,实现了可调电抗器整体输出的精确控制。此外,研究表明,相比电流内环PI控制器,采用电流滞环控制可提高可调电抗器输出的暂态性能。