磁控式并联电抗器控制绕组匝间故障分析及保护方案

基于实际工程介绍了一种超高压磁控式并联电抗器的励磁系统构成,分析了控制绕组匝间短路的故障特征。结合MATLAB数字仿真和动模实验结果,提出了以过电压保护作为控制绕组匝间保护方案存在延时动作且可能拒动的潜在问题,分析其原因在于故障时直流母线极间电压中的故障特征只含有间断的电压尖峰而非连续的交流过电压,且在某些情况下完全不显示故障特征。建立了故障后励磁系统的电流分布模型,得出故障后直流母线极间电压中故障特征的出现依赖于总控制电流过零的结论。提出以总控制电流中的基波分量作为判据的控制绕组匝间保护新方案,该方案在小匝间故障时仍具有很高的灵敏度,结合仿真结果论证了新方案的有效性。     

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。     

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。     

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...     

基于励磁绕组差模电流基频分量的新型磁阀式并联电抗器匝间保护方案

作为一种新型无功补偿装置,磁阀式可控电抗器(magnetic valve controllable reactor,MVCR)能够实现无功功率的大范围平滑调节,进而有效解决无功失衡导致的电压波动问题。该文针对一种新型MVCR开展研究,首先介绍了该种新型MVCR的拓扑结构,分析了其正常运行时励磁绕组的电气特性,在此基础上针对新型MVCR励磁绕组和工作绕组发生匝间故障时的故障特性开展研究,其中引入了励磁绕组差模电流的概念来表征匝间故障特征。当匝间故障发生后,新型MVCR励磁绕组差模电流中将产生较大的基频分量。基于该故障特性,提出了一种基于励磁绕组差模电流基频分量的匝间保护方案,并进一步分析了该保护方案在预励磁合闸暂态过程中的适应性。最后,通过Matlab/Simulink仿真实验,验证了该文所提新型MVCR匝间保护方案的可行性及有效性。     

超高压磁控式并联电抗器励磁特性分析

阐述了750k V特高压并联电抗器基本结构及控制原理,建立了二维模型,对在直流磁通影响下铁心磁通分布进行了分析。基于场路耦合方法对电抗器励磁特性和容量调节进行了计算,并与实测结果进行了对比。     

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...     

高压并联电抗器零序差动保护误动分析

详细分析了河北南网安保５００ｋＶ工程的系统调试工作中,因试验接线造成保北站５００ｋＶ 高压并联电抗器零序差动保护误动的原因。以期对今后类似的试验有所帮助     

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。     

超高压磁控式并联电抗器稳态特性

介绍了500 kV磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的结构特点;阐述了MCSR的工作机理和稳态特性,并进行了试验验证。理论与试验表明,MCSR具有分段的伏安特性：在一定励磁条件下且电压较低时,MCSR电压、电流呈线性关系,随着电压的升高,电抗器电流增加的速度趋缓,MCSR进入恒流区;MCSR网侧绕组内几乎不含3k次谐波电流成分,各容量下各次谐波电流有效值不大于额定基波电流的3%;MCSR基波容量随着直流励磁电流的增加而单调增加,呈现略带饱和的线性关系,具有优越的控制特性。MCSR具有容量大范围连续可调、谐波含量小、稳态控制特性好的性能特点,可有效协调超高压、特高压电网限制过电压与无功补偿之间的矛盾,有着广阔的应用前景。     

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。     

磁控式并联电抗器动态自适应逆控制算法

提出一种磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的非线性自适应逆控制系统的建模算法,采用“分解建模”的设计思想,将元件建模和动态系统辨识理论相结合,对MCSR的非线性元件部分和外在系统的动态影响分别建模。建立描述非线性磁路特性的逆对象方程,根据“阿贝尔定理”对非线性方程进行泰勒展开,以解析解形式求出控制系统需要的励磁电流,建立逆对象传递函数;针对外在电力系统与MCSR的相关性,建立时变参数的动态回归方程,以最小二乘法求出时变参数。已在电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)中编程实现了控制模块的工程化应用,并以MCSR实际运行参数搭建算例,验证了控制系统的有效性和实用性。     

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。     

超高压输电系统中磁可控电抗器保护配置与实现

文中分析了高压交流输电系统中的磁可控电抗器运行的各种工况,介绍了其保护配置,针对性地提出了自动跟踪补偿额定电流的磁可控电抗器差动保护、基于时域平移平衡差动原理的磁可控电抗器匝间保护和控制绕组电压差动保护,并给出了验证这些保护原理的数字仿真、动模试验和现场运行结果。     

基于磁控电抗器的谐波励磁方法

为了降低磁控电抗器(MCR)补偿无功功率时工作电流中的谐波含量,提出了一种新的抑制MCR谐波的方法。该方法利用MCR特有的工作方式,在其低压直流控制绕组中加入谐波电压,让其产生的特定次谐波磁通抵消铁芯中由于MCR铁芯饱和后磁化曲线非线性的影响,从而使各分支工作绕组中生成的电流中不含有该次谐波电流,这样便可有效抑制总工作电流中的谐波生成,使总工作电流谐波含量极小。同时本设计将MCR控制绕组中直流控制电压的调节与谐波电压的生成控制结合在一起,从而实现了一个直流控制电源双重功效的作用。使其在直流控制交流及谐波抑制两个方面具有低压控制高压、小容量控制大容量的优点。通过理论分析及实验仿真,证明了所述方法的可行性及有效性。     

具有低谐波的新型三相磁阀式可控电抗器

针对目前三相磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)谐波含量偏高的问题,提出了一种采用分离式双级铁心磁阀结构的新型三相MCR,由2个具有不同截面积和不同长度的两级铁心构成,利用两级磁阀在动态工作调节过程中,因磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流实现相互补偿的原理,达到减小MCR输出电流中所含谐波的目的。以三相MCR中5次和7次谐波抑制研究为目标,建立了以2个截面面积和长度为主要参数的谐波特性数学模型,对参数进行了优化设计。结果表明新型三相MCR可使得5次和7次谐波含量峰值理论上不超过额定输出电流的0.77%和0.6%。建立了仿真模型,仿真波形和理论波形相一致,验证了抑制谐波的有效性。     

基于磁控电抗器无功规划研究

传统的无功规划研究都是基于分组投切电容器这种补偿方式来考虑的,该补偿方式补偿容量不连续,受限制于投切次数,不可实时动作补偿.提出一种基于MCR型SVC的无功规划思想,首先以最小负荷方式下网损最优模型确定单组容量配置和MCR容量下限,然后从经济性出发以净收益最大模型来确定各补偿点总容量配置,两种建模方法相结合最终确定无功配置方案.     

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。