新型固态限流器及其对电力系统影响研究

摘要

本文首先概括了当今限流技术的基本工作原理、技术特点,并详细介绍现有的各种固态限流器的拓扑结构及工作原理,综述固态限流器的国内外发展状况,比较各自优缺点.提出一种适用于中高压电网的新型具有旁路电感的固态短路故障限流器,正常工作时对线路几乎无影响;当故障发生时,旁路交流电抗器立即自动插入故障回路进行限流,检测到故障采取适当的控制策略关闭桥路,桥路尽快退出故障线路的运行,随后故障电流完全由旁路电感限制.新型限流器的固态器件和直流电抗参数不受电网允许的短路电流水平约束,所以可以进行灵活优化设计.进行了理论分析仿真计算,结合实验室的模型试验研究,结果表明,整个固态桥路相当于电流过零点断开的软开关,限流器不会引起附加振荡和过电压,控制方法简单,新型固态限流器具有良好特性,在电力系统中有深入研究和开发意义.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题的目的和意义

1.2短路限流器类型

1.2.1超导限流器

1.2.2磁元件限流器

1.2.3 PTC电阻限流器

1.2.4固态限流器

1.3固态限流器实现方案

1.3.1 GTO开关型限流器

1.3.2皆振式限流器

1.3.3可变阻抗式限流器

1.3.4具有串联补偿作用的限流器

1.3.5无损耗电阻器式限流器

1.3.6混合限流器

1.3.7桥式固态短路限流器

1.4固态限流器的研究进展

1.4.1国外固态FCL进展

1.4.2国内固态FCL研究现状

1.5本文研究内容

参考文献

第二章具有旁路电感的新型固态限流器

2.1引言

2.2新型固态限流器的拓扑

2.2.1拓扑结构

2.2.2单相固态限流器的工作原理

2.3单相固态限流器应用于三相系统中的控制策略

2.3.1在三相接地系统中的情况

2.3.2在三相不接地系统中的情况

2.4单相固态限流器应用中的仿真分析

2.5三相固态限流器的工作原理及控制策略

2.6三相固态限流器的仿真分析

2.7试验研究

2.8结论

参考文献

第三章具有变阻抗耦合变压器的固态限流器

3.1引言

3.2变阻抗变压器型固态限流器拓扑

3.3工作原理及控制策略

3.4变阻抗变压器型固态限流器仿真分析

3.4.1单相饱和变压器的磁场分析

3.4.2电路分析

3.4小结

参考文献

第四章固态限流器对距离保护的影响

4.1引言

4.2距离保护基本原理

4.2.1基本原理

4.2.2距离保护的时限特性

4.3阻抗继电器的动作特性

4.3.1方向阻抗继电器的动作特性

4.3.2加入限流器后的动作特性

4.3.3整定后的继电器动作特性

4.4仿真计算分析

4.4.1阻抗继电器安装在限流器下游

4.4.2阻抗继电器安装在限流器上游

4.5距离保护的改进逻辑关系

4.6小结

参考文献

第五章固态限流器对断路器的影响

5.1引言

5.2断路器开断特性

5.2.1断路器中的电弧

5.2.2断路器的开断条件

5.2.3暂态恢复电压

5.2.4近区故障

5.2.5断路器出线端设备(电容特性)的影响

5.3断路器模型

5.3.1电弧模型

5.3.2 Mayr模型

5.4限流器对断路器暂态电压特性影响分析

5.4.1电路模型

5.4.2 TRV变化

5.4.3 RRRV变化

5.5考虑SSFCL设备杂散电容存在时断路器TRV分析

5.5.1电路模型

5.5.2 TRV变化

5.5.3 RRRV变化

5.6小结

参考文献

第六章固态限流器抑制轴系扭振的研究

6.1机组轴系扭振产生的原因

6.2固态限流器对轴系扭振的影响研究实例

6.2.1电力系统模型

6.2.2汽轮机单元

6.2.3 SSFCL模型

6.3电磁转矩和轴系扭矩分析

6.4仿真研究及结果分析

6.4.1限流能力

6.4.2 SSFCL对电磁转矩的影响

6.4.3 SSFCL对轴系扭矩的影响

6.5小结

参考文献

第七章总结与展望

7.1全文工作总结

7.2研究工作展望

附录1具有旁路电感的三相固态限流器试验模型

附录2 10kV-500A具有旁路电感的固态限流器系统

攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢