电容式电压互感器速饱和阻尼器优化计算模型研究

摘要

电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)，是电力系统110kV及以上电压等级中的重要电气设备。由于CVT主要由电容与非线性电感元件构成，在暂态情况下容易激发自身的分次谐波铁磁谐振，目前，抑制CVT铁磁谐振的主要方法是在CVT二次侧加装阻尼器，因为速饱和阻尼器性能优良，阻尼特性好，在CVT阻尼器中得到普遍应用。
　　阻尼器电阻值的大小对于阻尼器的阻尼效果起着至关重要的作用。但目前，对于速饱和阻尼器电阻值选择的研究甚少，仅能通过一些公式计算出阻尼电阻值一个很大的上限范围。此外由于计算模型简单，结果与工程实际情况往往偏差很大。因此，在工程中，一般通过大量的铁磁谐振试验来最终确定CVT所需的最佳阻尼电阻值，这种方法工作量大，造成了很大的人力、物力上的浪费。另外基于电磁暂态计算软件ATP-EMTP建立CVT铁磁谐振仿真模型的研究，虽然提高了阻尼电阻选择的的准确性，但计算量非常大，且需要各元件的准确参数。
　　根据铁磁谐振现象和电路振荡条件，本文建立了CVT速饱和阻尼器的阻尼电阻值选择的优化计算模型。按照CVT的等值电路，首先建立CVT等值电路的回路方程，然后利用该方程推导出了阻尼电阻达到阻尼条件，必须满足的一元三次常系数偏微分方程。通过求解该数学方程，得到了CVT铁磁谐振的阻尼条件。根据该条件可以较容易地计算出各分次谐波下阻尼电阻的取值范围，可将阻尼电阻值限定在一个很小的范围内。利用该计算模型，对江苏无锡日新厂两台 CVT产品进行了计算，对比后发现，该模型计算出的阻尼电阻非常接近工程选用电阻。证明了计算模型的正确性和可行性。本文方法计算量小，可用于指导工程设计。
　　为了充分论证优化计算模型的正确性，本文又分别采用了建模仿真和现场实验的方法，对本文CVT速饱和阻尼器阻尼电阻选择优化模型计算出的阻尼电阻值的范围进行验证。在软件仿真方面，运用EMTP-ATP软件建立CVT仿真模型，对计算模型确定的阻尼电阻值范围分别进行了铁磁谐振仿真；在实验验证方面，选取由计算模型确定的范围中的多个阻尼电阻值分别进行铁磁谐振实验。仿真和实验的结果均表明通过该优化计算模型选取的电阻值可有效地阻尼铁磁谐振，证明了该模型能够很好的解决CVT阻尼器阻尼电阻的选择难题。为工程设计中速饱和阻尼器阻尼电阻值的选择提供了新思路，对于CVT设计具有重要指导意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2 CVT阻尼器国内外研究现状

1.3 CVT速饱和阻尼器的优化研究方法

1.4 本文研究内容

第二章 CVT铁磁谐振机理

2.1 CVT基本结构和工作原理

2.2 铁磁谐振基本原理

2.3速饱和阻尼器工作原理

2.4本章小结

第三章 CVT速饱和阻尼器的优化计算模型

3.1速饱和阻尼器模型

3.2 速饱和阻尼器选择的优化计算

3.3 计算案例

3.4 本章小结

第四章 速饱和阻尼器的EMTP/ATP仿真研究

4.1 仿真软件EMTP/ATP的介绍

4.2速饱和阻尼器的EMTP/ATP仿真模型

4.3速饱和阻尼器的仿真结果

4.4本章小结

第五章 CVT速饱和阻尼器铁磁谐振试验

5.1试验目的及方法

5.2速饱和阻尼器不同电阻值的试验

5.3氧化锌避雷器配合速饱和阻尼器阻尼谐振电压的试验

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文