高耦合度分裂电抗器建模及其对并联型断路器影响仿真研究

摘要

随着电网装机容量的不断增大和电网建设的高速发展，系统容量不断增大，电力系统的短路电流水平也不断攀升，短路电流超标问题严重。基于高耦合度分裂电抗器（High Coupled Split Reactor，HCSR）的断路器并联技术能够成倍提高断路器的开断容量，为解决大电流开断问题提供了一种思路。HCSR作为并联型断路器的核心部件，对并联断路器的开断、关合过程都会产生一定影响。为了分析HCSR对于并联型断路器运行过程中存在的暂态过程的影响，有必要建立HCSR的宽频等效电路模型，通过仿真分析HCSR带来的具体影响。
　　建立适用于电磁暂态仿真软件的HCSR模型是仿真分析的基础。本文分析了现有线圈绕组建模方法的利弊，采用宏模型建模方法获得HCSR的等效电路。在建立HCSR宏模型的过程中，根据HCSR特有的反向耦合特性和接线方式，将HCSR看作三端口网络，获得了以线匝为单元的绕组电路方程，然后通过矢量匹配和电路拟合得到HCSR的三端口网络等效电路模型。将电路综合结果进行无源性修正后，可以在仿真软件中搭建对应的电路模型，从而使得后续分析HCSR对并联型断路器暂态过程的影响成为可能。
　　为了检验建模方法是否准确，本文测量了一台10kV HCSR样机的导纳参数，同时根据10kV HCSR样机的结构参数完成了端口特性方程的导纳参数的计算。将计算结果和测量结果对比，发现两者基本相同，从而验证了推导得到的HCSR端口特性方程的正确性。
　　本文最后利用HCSR宏模型建模方法建立了10kV HCSR样机的三端口等效电路模型，在PSCAD中搭建仿真电路后通过仿真分析得到了并联型断路器开断和合闸过程中HCSR带来的影响。仿真结果表明，HCSR会对后断开支路的断路器恢复电压产生影响，而并联型断路器合闸时或HCSR从均流状态向限流状态转换的过程中，HCSR两端会出现振荡过电压。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

2 高耦合度分裂电抗器宏模型建模

2.1高耦合度分裂电抗器宏模型建立和频域求解

2.2 高耦合度分裂电抗器等效电路参数计算

2.3 矢量匹配法参数拟合和电路综合

2.4 本章小结

3 高耦合度分裂电抗器宏模型试验验证

3.1 高耦合度分裂电抗器网络参数测量方法

3.2 10kV高耦合度分裂电抗器样机导纳参数测量

3.3测量结果和计算结果对比

3.4 本章小结

4 高耦合度分裂电抗器对并联型断路器暂态过程影响分析

4.1仿真电路的建立

4.2暂态过程仿真

4.3高耦合的分裂电抗器对暂态过程影响分析

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录：作者在硕士期间发表的论文