用于无功补偿的混合式中高压开关的研究

摘要

随着我国电力系统的迅速发展，工业用户对电能质量的要求越来越高，电网容量逐渐加大，电能传输的距离也逐渐增大，使电力系统的稳定运行要求也逐渐加大，因为电网的稳定运行直接关系到电能的传输质量。电网中的无功功率一直是人们关注的重点，对电力系统进行无功补偿可以提高功率因数、稳定电网电压、提高设备利用率、提高系统的运行安全等。因此无功补偿对于稳定电网运行，提高电能质量有着重大的意义。目前广泛采用投切并联电容器组来进行电力系统的无功补偿，因此而产生的问题也有很多，其中最主要的就是投切电容器组所产生的过电压和涌流的暂态过程。因此，人们主要以抑制暂态过程为研究核心研发出各种用于无功补偿的装置，十几年来已经取得了巨大的成果。
　　本文针对电力系统中无功补偿的需要，提出了一种高速开关与功率二极管并联的混合式中高压开关，来解决在电力系统中投切无功补偿电容器组所产生的暂态涌流和过电压问题。本文所提出的用于无功补偿的混合式中高压开关是由机械开关与电子开关两部分组成，机械开关作为主体结构由三个高速真空开关串联而成并分别在两侧的开关上并联两个反向的二极管，通过两者的配合来完成电容器组的投切。
　　本文介绍了混合式开关的基本结构和工作原理，详细分析了如何利用二极管的自然过零点特性与机械开关相互配合来完成电容器组的免暂态投切。本文利用Matlab中的simulink工具箱建立了投切电容器仿真电路模型，通过与普通真空开关投切电容器组对比，验证了混合式开关对于投切电容器组暂态过程的抑制效果。
　　本文提出了一种利用混合式开关投切三相中性点不接地电容器组的投切策略，并用Matlab中simulink工具箱建立仿真电路验证分析。仿真结果证明通过该控制策略并利用本文提出的混合式开关投切电容器组可以有效的抑制暂态过程。
　　最后本文根据前面的分析和仿真结果进行研制了用于无功补偿的混合式开关的实验样机，并利用样机进行投切电容器试验，结果证明了混合式开关可以有效抑制投切电容器组所产生的暂态过程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景及意义

1．2 无功补偿的暂态过程及抑制方法

1．3 无功补偿装置发展过程及趋势

1．4 论文的主要内容

2 用于无功补偿的混合式中高压开关的基本原理

2．1 引言

2．2 关合与开断电容器

2．2．1 电容器的关合操作

2．2．2 电容器的分断操作

2．3 用于无功补偿的混合式中高压开关投切电容器的原理

2．3．1 分闸操作过程

2．3．2 合闸操作过程

2．4 用于无功补偿的混合式中高压开关的仿真与建模

2．4．1 仿真模型

2．4．2 仿真结果分析

2．5 本章小结

3 用于无功补偿的混合式开关投切电容器组控制策略的研究

3．1 中性点接地电容器组的控制策略分析

3．2 中性点不接地电容器组的控制策略分析

3．2．1 三相不接地电容器组接线方式的关合策略

3．2．2 三相不接地电容器组接线方式的开断策略

3．2．3 仿真结果分析

3．3 本章小结

4 用于无功补偿的混合式中高压开关实验及样机研制

4．1 用于无功补偿的混合式中高压开关的实验系统

4．1．1 高速开关的电气连接

4．1．2 实验电流回路设计

4．1．3 混合式开关关合电容器的控制逻辑

4．1．4 混合式开关开断电容器的控制逻辑

4．2 混合式开关中真空开关的分散性分析

4．3 用于无功补偿的混合式开关投切电容器实验

4．3．1 混合式开关投切电路的参数确定

4．3．2 利用混合开关投切电容器试验

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢