Study and Analysis of the Effect of Harmonics on the Hot Spot Temperature of a Distribution Transformer Using Finite-Volume Method

Transformers are critical components in power systems and their failure can cause long interruption of power supply. The condition of a transformer can be monitored by performing thermal analysis. The use of non-linear devices, such as rectifiers and converters, draws harmonic currents that increase losses in transformers, thereby increasing their operating temperature. In this article, a new numerical approach is presented for determining the rise in hot spot temperature in a 5-kVA, 400/400-V dry-type three-phase transformer laboratory prototype. The key novelty is that the additional winding eddy current loss due to non-linear loads is considered in the numerical modeling. The winding eddy current loss corresponding to harmonic distortion is estimated by conducting experiments and calculations. Numerical simulations are carried out for a wide range of non-linear loads using a commercial computational fluid dynamics package, FLUENT 6.3. The proposed numerical methodology is validated by performing experiments on the transformer for possible non-linear loads and comparing the measured hot spot temperature with the simulated values. Correlation equations for rise in hot spot temperature as a function of total harmonic distortion are presented, which can be used for estimating the life of transformers when connected to different types of loads.     

小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压研究

为深入地研究小容量(≤30 MW)的发电机组出口是否也应装设GCB,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了系统中发生失步故障及三相短路故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV),并研究了降低TRV上升率的措施,从TRV上升率的角度出发确定在何种条件下普通配电型断路器可以替代GCB安装在发电机出口处。计算结果表明:在12、15、18、20、22、30 MW的小容量发电机回路中,分别在发电机出口断路器靠近变压器的一端加装电容量为0.2μF、0.3μF、0.4μF、0.5μF、0.6μF、0.8μF的电容器时,可有效地将TRV上升率降低至0.34 k V/μs以下,此时普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30 MW的发电机出口处。     

基于3D-SVPWM的三相四桥臂STATCOM的研究

针对农网线路长、分布广、功率因数低的缺点,设计了一种基于3D-空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三相四桥臂配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)。它对三相输出电流和零序电流统一进行控制,可获得最大的直流电压利用率。研制的设备可准确地补偿电网的无功电流和零序电流。采用独立的DSP芯片完成系统的监控和保护功能,保证系统的稳定性与可靠性。仿真和样机测试验证了系统的有效性,具有较高的实用价值。     

单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其SVPWM调制策略

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制,提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点,适合作为380 V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比,不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节,具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理,提出基于该拓扑的 SVPWM 调制策略,并分析变换器的直通问题。最后,在实验室研制一台由DSP TMS320F2812控制的3kW原理样机,实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。     

一种新型的同塔双回输电线路工频阻抗参数测量方法

基于输电线路三相不平衡及感应电压干扰在短时间不变的前提,提出了一种新型的同塔双回输电线路工频阻抗参数测量方法。该方法采用单相电源多变换接入的方式对不对称线路进行分相解耦测量,通过建立数学模型、数据拟合和矩阵变换,从而获得单回或两回线路的序阻抗及各序之间的耦合阻抗。该方法克服了高感应电压及三相不平衡对线路参数测试的影响,具有简单、精确、稳定等特点,测试结果表明了本文方法的有效性。     

配电变压器零序电流治理优化方法及装置

目前,在配电网采用的三相四线制中,针对三相不对称负荷运行导致零序电流长期偏高,造成变压器损耗并影响变压器的寿命,且现有全容性无功补偿装置易造成严重过补偿危害,本文提出了一套零序电流治理的全容性无功补偿优化算法及装置。主要通过实时计算三相负荷所需无功补偿量,利用优化算法以全电容方式对相间与相对地间电容器组进行动态投切,进而通过有功转移及无功补偿方式实施零序电流的抑制。挂网运行结果表明,该装置能有效防止严重过补偿危害,并能有效抑制零序电流的增长,提高功率因数以及降低配电变压器损耗;同时采用先进的GPRS无线通信和监控软件实时互动,为负荷的状态调整提供了参考信息,达到了节能减排的效果。     

配电网三相不平衡过电压有源抑制方法研究

分析三相不平衡电压的产生机理,提出有源抑制方法,设计了有源逆变装置,等效为可控电流源,安装在中性点与地之间,优化控制注入电流的大小和相位,能强迫电网三相电压平衡。仿真分析和样机实验测试结果表明,该方法不需要测量线路对地参数,抑制三相不平衡过电压速度快、准确度高,甚至能将中性点位移电压抑制到零。     

基于PIC24F的柴油发电机检测与自动化系统

针对原有柴油发电机组的专用控制器功能单一、集成度低、测量精度和响应速度低等问题,设计了一款基于PIC24F的柴油发电机检测与自动化系统。在该系统控制作用下,可实现市电故障检测以及无人值守条件下的自动运行。通过实验证明,文中所使用的差动式低通放大电路作为前置电压采样电路和软件补偿算法,可较好地抑制共模干扰信号,高频干扰信号,冲击噪声,提高了测量的准确性与可靠性。与以往的双电源供电和外置AD做法相比,文中所采用的单电源加偏置电压的信号采集电路成本降低,外围器件减少,且缩小了电路体积。     

单片机89C52控制的三相电机保护器

本文详细介绍一种利用单片机89C52控制的三相电机保护器,能实现对电机损坏的综合智能控制,比较理想地解决了目前电机保护器功能单一的问题。     

一种含氟聚合物洗涤净化过程的研究

通过研究含氟聚合物三相泡沫洗涤净化过程中洗涤水温度、搅拌速度和停留时间对洗涤效果的影响,进一步探索了不同洗涤方式下的洗涤耗水量。试验结果表明,最佳的洗涤条件为:洗涤水温度70℃,搅拌线速度0.53 m/s,停留时间3 min。逐渐增加单级洗涤水用量有利于节水;四级逆流洗涤可大大提高洗涤液的利用率,与单级洗涤水用量不变的洗涤方式相比,其节水率为65.4%;与单级洗涤水用量逐渐递增的洗涤方式相比,其节水率为59%。