【摘要】：在电网中的负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在工作过程中需要消耗无功功率,若此部分无功功率全部由电源给出,则会使得电源电压以及用户端电压下降,损害电力设备,严重时甚至造成系统解列,大面积停电的事故。由于电力系统是动态平衡系统,无功功率的消耗在时刻变化,为保证电力系统稳定,需要根据电力系统中无功功率的需要对无功补偿装置执行投切操作。电容器的特性使其在投切过程中容易产生涌流与过电压重燃现象,影响电能质量和系统的安全运行。应用选相投切技术可以有效抑制电容器合闸涌流和分闸重燃现象。选相投切技术即根据负载的不同性质制定不同的投切策略,在最佳的电角度完成断路器的合分闸操作,抑制电磁暂态过程。目前选相投切技术已经在一定范围内投入使用,尤其是永磁机构以及快速斥力机构的出现,使得断路器动作的控制更加精确和快速,选相投切的准确度大幅提高。本文首先分析了无功补偿线路在合分闸操作过程中的暂态过程,其中着重分析了合闸涌流以及分闸时断路器的暂态恢复电压,得到了影响涌流及暂态恢复电压峰值的主要因素。前人研究一般集中在电容器的选相投切,且将断路器视为理想的时序开关,本文基于南方电网某变电站主接线的拓扑结构和参数,考虑实际无功补偿线路中的串联电抗器,建立其无功补偿线路选相投切的ATP/EMTP仿真模型,为与实际断路器特性更加接近,本文利用软件中相应模块,根据断路器的机械特性和绝缘特性建立断路器仿真模型。通过选相合闸仿真探究了三相断路器的不同机械分散性对合闸涌流的影响,以及在断路器不同机械分散性条件下将合闸涌流限制在一定水平所需要的串联电抗值;在选相分闸仿真中,探索了补偿线路中的串联电抗值以及断路器截流值对断路器开断过程中暂态恢复电压峰值的影响并在一定的范围内给出了串联电抗、断路器截流值与暂态恢复电压峰值的关系,为确定断路器分闸时的燃弧时间及开断时刻提供了参考。本文基于FPGA研制了补偿线路选相投切控制器,并对其进行了测试。然后搭建实验电路,对实验所用永磁真空断路器进行测试,确定断路器机械特性符合选相投切要求。在三相电容器的投切实验中,通过与三相断路器同时投切实验作对比,确定应用选相合闸技术可以大幅度降低电容器合闸涌流和分闸时断路器暂态恢复电压峰值;通过在电容器前串联电抗器,模拟实际无功补偿线路的分闸操作,在电流的不同相位进行分闸,结果表明选相分闸可有效降低截流熄弧时刻的暂态恢复电压,抑制无功补偿线路分闸过程中的重燃现象。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM761
【参考文献】
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2650823
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