高压直流输电系统中换流变压器铁心饱和谐波不稳定性研究

发布时间：2020-09-03 10:55

　　随着更多的高压直流输电系统投入运行和电网互联程度的不断提高,系统的谐波问题日益凸显。为了保证电网运行的稳定性和电能质量,减小谐波对系统和设备安全运行的影响,需要对直流输电系统的的谐波问题进行系统性的研究。本文主要针对直流系统的谐波不稳定现象进行调研分析;搭建500kV换流变压器铁心模型,分析换流变压器偏磁饱和谐波特性,研究了直流输电系统中的2次谐波形成机理及其影响因素,基于PSCAD-EMTDC建立了变压器的仿真模型,分析了不同变压器结构的饱和特性。基于奈奎斯特稳定判据提出了由换流变压器铁心饱和引起的系统谐波不稳定判据。本文介绍了高压直流输电系统中2次谐波的传递过程,以及由此可能引发的谐波不稳定性。针对变压器绕组中存在的直流电流而导致的2次谐波电流进行了仿真分析研究,换流变压器网侧产生的2次谐波电流与注入阀侧绕组之间的直流电流呈线性关系,两者之间的关系由线性系数X体现。换流变压器铁心饱和引起的系统谐波不稳定判据与变压器变比N以及线性系数X相关,相关系数为(?),线性系数X与变压器的额定励磁电流I_m呈负相关。根据等价性原则搭建了小型试验平台,对谐波放大特性进行试验研究并分析其内在规律。对换流变压器的2次谐波源特性实验结果表明,直流电流注入变压器绕组,使励磁电流发生畸变,波形正负半波不对称,谐波畸变率升高。直流电流的注入使得励磁电流中的偶次谐波大幅度增加。变压器产生的2次谐波电流与注入绕组之间的直流电流呈线性关系。随着谐波次数的增加,各次谐波与直流电流之间的线性度变差,不再满足线性关系。2次谐波与直流电流的比值随变压器的励磁状态而改变,在过励时最高,欠励时最低。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM721.1;TM40
【部分图文】：

示意图,开关函数,调制作用,换流器

直流电流较大时，将导致换流变压器铁次谐波，并构成了一个正反馈环，当系，最终引发谐波不稳定，整个不稳定的钟[78-81]。失败或者双极直流线路部分被闭锁等可能迅速进入不稳定的状态，但当故障时，换流器的开关函数可以用一系列方关断时方波幅值取 0[82,83]，图 2-3 为 6 直流电流 Id经过换流器调制后变为交流的直流电流经过换流器调制后的波形。

换流变压器,接线方式,三角形连接

华中科技大学硕士学位论文组式变压器，直流磁通与三个铁心都形成闭合的低磁阻通路，直流电流对变压器影最为明显。而大容量变压器都会采用单相组式结构，而且多会采用 Yd 接法，采用 Yd 接法的优势在于接三角形的一侧可以消除三次谐波，保证供电质量（一般是在低压侧采用三角形连接）。而对于直流输电系统，换流变压器的接法有如图 3-5 所示的多种接法，但大多都是采用一星形与一三角形连接形式（为了构成 12 脉动换流单元）。

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图 3-9 换流变压器参数设置界面变压器允许通过的直流电流水平有影响，及三相铁心式变压器铁心，变压器参数所表式变压器模型、三相三柱式变压器模型，基析。图 3-11 所示为仿真实验回路，仿真回行仿真。以 GDC=Idc/Im表明注入的直流偏磁励磁电流畸变的指标。其中，Idc为注入的直的励磁电流峰值，Im为额定励磁情况下的

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