變壓器式可控電抗器暫態(tài)過程研究.pdf

1、隨著我國電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的建設(shè)多為超高壓長距離輸電線路，但隨之而來的弗蘭蒂效應(yīng)成為亟待解決的問題。CRT(Controllable Reactor of Transformer Type,變壓器式可控電抗器)作為一種新型的可控電抗器，具有快速平滑調(diào)節(jié)且諧波電流小的特點。CRT不僅能夠?qū)崟r的解決電網(wǎng)的弗蘭蒂效應(yīng)，而且不過度依賴電力電子技術(shù)，這使其更適合我國國情。雖然越來越多的國內(nèi)外學(xué)者開始關(guān)注CRT的研究，但國內(nèi)的研究工作仍較

2、為滯后。本文主要研究CRT的暫態(tài)過程，對其等效電路模型、數(shù)學(xué)模型、非線性鐵芯模塊、電磁暫態(tài)等效計算網(wǎng)絡(luò)、暫態(tài)參數(shù)計算、引起暫態(tài)響應(yīng)的因素以及整個暫態(tài)過程進行深入研究。
　　從CRT的結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立考慮漏磁通、鐵芯飽和特性并且能夠反映電路與磁路耦合關(guān)系的適用于工程實際的等效電路模型?；诨纠@組的概念建立CRT數(shù)學(xué)模型，并分為忽略鐵芯飽和以及考慮鐵芯飽和兩種情況對CRT的數(shù)學(xué)模型以及暫態(tài)過程進行研究。當(dāng)忽略鐵芯飽和時，得到基于基本繞

3、組的數(shù)學(xué)模型，計算電感系數(shù)并研究CRT暫態(tài)過程。當(dāng)考慮鐵芯飽和時，應(yīng)用數(shù)值積分解CRT的數(shù)學(xué)模型，建立只含有電流源的純電阻等效電磁暫態(tài)電路。
　　考慮到CRT在接入工作的過程中會因為鐵芯飽和而影響其工作可靠性，因此在處理CRT的鐵芯模塊時，選用精確度較高又方便計算的函數(shù)擬合法。在對比分析了幾個常用函數(shù)的擬合結(jié)果后，本文采用分段擬合的方式描述鐵芯的非線性特性，并用MATLAB進行驗證，仿真結(jié)果表明，本文采用的擬合方法能夠精確的描述鐵

4、芯模塊的非線性特性。
　　依據(jù)CRT的等效電磁暫態(tài)電路建立CRT的暫態(tài)伴隨參數(shù)方程，將內(nèi)節(jié)點收縮后得到CRT的參數(shù)矩陣。將電磁暫態(tài)仿真軟件ATP-EMTP的仿真結(jié)果與根據(jù)參數(shù)矩陣計算的結(jié)果作對比，驗證所建模型的正確性與有效性。
　　提出將CRT的工作過程分為接入過程、換級過程和退出過程三個既相互獨立又相互影響的子過程，并分別對這三個過程在考慮鐵芯飽和的暫態(tài)過程進行分析研究。引起接入過程產(chǎn)生暫態(tài)響應(yīng)的因素是投入瞬間電源電壓的初

5、相角以及鐵芯的非線性特性。不論選擇哪種投入方式，暫態(tài)過程是必然存在的。但是，當(dāng)初相角為-π/2或者π/2時，勵磁電流的瞬時值最大。引起換級過程產(chǎn)生暫態(tài)響應(yīng)的因素是晶閘管的導(dǎo)通角。已經(jīng)接入的控制繞組會受后續(xù)接入的控制繞組的影響，使得本級支路電流幅值在每個后續(xù)控制繞組接入后減小，但是單個的控制繞組投入時會有較大的暫態(tài)電流。而且不論晶閘管在何時投入，皆存在著固定的過渡過程。由于CRT的退出過程是通過控制繞組側(cè)串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管控制，因此若撤除