基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装置研究设计（可编辑）

基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装置研究设计（可编辑） 基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装置研究 设计 密 级: 单位代码:/才够二. 学 分类号:驯 号:譬如?;四乞. ? ‖第办孑 硕士学位论文 ’ 论文题目:易压酮题式钚芭?睨瓴协簪己缈 ? 奶玄岛冶弋. 作 者 专 业 导 师 合作导师 ? 切,,年季月,,.日? ?眦 四 洲 ?? 四 眦?? ? : :.. ? , ,.. , ?? ? ? 原创性声明 ? :所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立 本人郑重声明 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含 任何其他个人或集体己经发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责 任由本人承担。 论文作者签名: 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定 : 导师签名: 论文作者签名 、? ? ?.静止无功补偿装置概述.. .主要研究内容及方法?一 第二章的理论依据.. . 动态无功补偿的原理及特性.. 的工作原理 .. 的,特性??...有载调感式铁芯电抗器的工作原理和基本特性 有载调感式铁芯电抗器的工作原理..有载调感式铁芯电抗器的基本特性... 小结. 第三章系统总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计?. .一次回路??.. .控制保护回路.. 控制器?....有载调感式铁芯电抗器微机保护单元?. .. 支路微机保护单元?. .. 监控部分. .控制电源 。励磁回路??.山东大学硕士学位论文 .小结.. 第四章有载调感式铁芯电抗器的保护配置设计 .有载调感式铁芯电抗器的基本波形?...有载调感式铁芯电抗器匝间短路故 障时的波形 .有载调感式铁芯电抗器保护配置设计? .硝、结.. 第五章控制与励磁系统设计.. .控制系统的设计.. .励磁功率单元的设计? .励磁控制器的设计 .励磁柜的设计...小结.. 第六章系统仿真试验及应用研究??. . 的仿真? . 的实际应用类型 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 . ..有载调感式铁芯电抗器配合支路组成简洁型 有载调感式铁芯电抗器配合支路组成滤波型 .. ..有载调感式铁芯电抗器配合组成实用型? . 应用研究.. 在某变电站改造中的应用研究?. .. 在矿井供电系统中的应用研究?. .. 在风电场中的应用研究? .小结.. 第七章总结与展望?山东大学硕士学位论文??.??.. . .?. ?. .??. ... .../ ... .??. ..??. .. . ... .. .? .. ’?. ..?.? .. . .. ’??. ... .?.??. . .?.. ?。 . .??. ’?。? .. .??. .? .’’ .??.?.??. . ’ 一一?. .. ‘ .??.??.?. .??. 。 .??..??.? ? ? 一一山东大学硕士学位论文 摘要 交直流电弧炉、轧机、绞车、电焊机等大量冲击性负荷及大量分布式电源接入 ? 电网,引起电网电压波动与闪变、三相供电不平衡以及电压电流波形畸变等,造 成电网电能质量的严重恶化。静止无功功率补偿器凭借其输出无功连续快 速可调、三相可独立控制等优点已逐渐成为波动负荷供电系统中无功补偿装置的 首选方案。 本文以现阶段国内外静止无功补偿装置的实际应用为背景,从目前电力、风力 发电、冶金、煤炭、化工、电气化铁路等行业动态无功补偿装置的实际需求 和存 在的不足出发,研究和开发了一套基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功 补偿装置,以下简称为。本文分析了以及有载调感式铁芯电抗器的理论 ? 基础,对整个的架构进行了总体设计,对的有载调感式铁芯电抗器保 护配置、控制系统、励磁系统进行了详细设计;利用软件 仿真工具箱中的电力系统模型集,进行了模型的搭建和仿真分析:对装置的 实际应用类型进行分析,设计出三种类型的,即有载调感式铁芯电抗器配合 支路组成的简洁型、有载调感式铁芯电抗器配合支路组成的滤波型 、有载调感式铁芯电抗器配合组成的实用型;并针对三种不同行业 例,进行运行分析、提出改造方案、监测改进效果,通过不断地应用、 的应用案 改进,使之更好地满足各行业对无功补偿装置的需求。实践证明,以其新颖 ? 的设计思想和完善的控制理念,成为一种可靠性高、结构简单,性能优越的静 止 无功补偿装置。 关键词:无功功率补偿;有载调感式铁芯电抗器;静止无功补偿装置; 】 . ,, ,,, . ??, , , . , .’, , ,. , , . , , . ; : ; ; 山东大学硕士学位论文 ? ? ? 一一的单相运行还会引起三相网络的不对称和负序分量。 这些问题的产生,不但影响了设备自身的正常运行,它们还可以在电网中传 播, 进而干扰其他设备的正常使用甚至损坏;更为严重的是:谐波的产生会造成 电力 设备保护误动作、计量不准确、控制系统失灵和通讯系统干扰等后果,形成 供电 系统的重大安全隐患。 从图.中相量图可以导出无功波动与电压波动的关系。 ? ? 电源和负载等效电路 相量图 图.电源系统和负载等效电路和相量图 从图中可以看出,引起的电压降为: ? :应一:×, 负载电流为: 谓华铲 合并以上两式可得:山东大学硕士学位论文 肌删铲?广,等笋弘% 由于应与力的夹角很小,因此: ? ?尺气芦 在一般电网中,。要比。小的多,可以得出这样的结论:电力系统网络中有功 功率的波动一般对电网电压的影响较小,电网电压波动主要是由无功功率的波动 引起的。 ’ 厶 厶 ?%:???丁?×圪:掣%×忍 减少线路上传送的无功功率可以显著地减少电压降,提高用户端电压。对于高 压输电线路,线路电抗远大于线路电阻,这样无功流动对电压的影响很显著,甚 至起决定性作用。所以让高压输电线路少送无功对于提高下线用户电压相当有效。 ? 因此,不论是负责供电网络的电力部门,还是使用电力的电力用户都迫切需要 研究动态无功补偿技术及设备,使其不仅能对用电设备提供无功功率补偿,而且 能够跟随快速变化的无功波动提供连续可调的无功补偿,从而减小由于无功 波动 对电网造成的电压闪变、谐波等有害影响乜。 为满足这种市场需求,进一步提高运行可靠性,降低制造成本,本文基于 有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装置,经实际挂网运行证明,取 得了非常大的成功。 .静止无功补偿装置概述 ? 在早期的并联补偿技术中口,无功补偿装置一般采用同步调相机。至今在一些 地方还有应用,并且随着控制技术的进步,其整体性能也有较大的提高。虽然它 在功能作用上具有得天独厚的优势。但是,由于其运行过程中存在运动部件,使 ‘’山东大学硕士学位论文 得操作、维护困难,另外,还存在结构复杂、投资高、电力损耗大等缺点,使其 推广应用受到制约一,逐渐被静止无功补偿装置所取代。 静止无功补偿装置被描述为:“通过对其感性或容性电流的调整,来维持或控制其与电网连接点的某种参数典型情况为控制母线电压的一种并联连接的静 止无功发生器或吸收器。随着电力电子技术的不断进步和成熟,及其对供电网 络系统优异的动态补偿?性能,逐渐被人们关注,得到了长足的发展。这里所说的 “静止是相对同步调相机而言,主要指装置在运行过程没有运动的机构。按照 静止无功补偿装置的结构特点,其类型主要有以下几种,如图.所示: ,自饱和电抗器型 /,饱和电抗器型. ,直流励磁控制饱和电抗器型 可控饱和电抗器型. 有载调感式铁,电抗器型 静止无功补偿可控硅投切并联电容器型 ? 可控硅控制相相控电抗器型. 相控高阻抗变压器型 控电抗器型 图.静止无功补偿装置类型 采用机械投切并联电容器或可控硅投切并联电容器控制技术进 行无功补偿口吲,具有结构简单、成本低、占地面积小、维护方便等特点。而且在 调节效果相近的情况下,实现了按负荷变化规律有级投切电容器组,完全可以取 代同步调相机,因此而发展迅速,并且在目前的静止无功补偿装置们?中占主导 ? 地位。例如:某变电站的负荷曲线如图.所示,经分析计算,并联电容器自动 补偿装置的总容量设计为,分组等容投切,每组容量为,通 过对图、图.的对比分析可以看出:补偿装置根据系统负荷变化,自动跟踪 实时投入电容器组,使系统容性和感性无功功率趋于平衡。从而达到了平衡系统 无功、稳定系统电压的综合目的。山东大学硕士学位论文 虽然,有级投切电容器补偿装置实现了跟踪负荷变化动态补偿无功功率,但 从 其运行曲线可以看出,其补偿特性并不平滑,补偿精度也不高。因此,该类补偿 装置主要适用于负荷变化相对较平稳,补偿精度要求不高的场合。对于负荷波动 ? 大的用电负载,跟随效果较差,不能够实现完全连续的动态补偿。 :: :: : 最低时间:? 最高时间 最高负荷:. 最低负荷:。 ? 图.某变电站小时负荷曲线 ? 图.并联电容器自动补偿装置按负荷变化自动投切示意图 为了解决对电压闪变、不对称,电流与电压谐波等电网问题的快速动态治理, 目前,通常采用无功发生器以下简称“,相控电抗器型以下简称 一一补偿装置。由于采用了有源运行方式,不再需要并联电容器输出容性无功, 而且开关元件采用了可关断的高频开关器件,所以补偿装置具有体积小、响 应速度快、无谐波污染、对电网呈现电流源特性电网电压对装置容量,尤其是 无功容量的影响呈线性关系等优点,是目前世界上最先进的无功补偿与谐波治 理装置引。但是由于装置复杂程度高、开关器件可靠性差、价格昂贵等原因,使 得这种装置的性价比较低,还不具备工业现场运行条件射。所以,在电能质量高 污染行业,解决非线性、高冲击负荷带来的各种问题,主要还是采用型 和这两种静止型动态无功补偿装置。 ? ? ? 图. 量变化曲线山东大学硕士学位论文 型无功分 八十年代以来,型经过不断的发展,成为主要应用的动态无功补偿装 ,解决了大量的动态无功补偿问题,其补偿效果见图.所示。它以响应速度 置 快,技术相对成熟以及可控硅器件可靠性高于可关断晶闸管、电 力晶体管、等。但是,即使经过了多年以来的发展,还是无法摆 脱自身难以克服的固有缺陷,阻碍了它广泛推广应用的步伐,归纳起来总结如下: 可靠性、稳定性不高。虽然技术发展迅速,性能得到了很大的提高; 但是,由单只串联组成的阀组,因为特性的制造离散性以及串联均 压问题等致命因素,降低了阀组的整体可靠性。而且,接入系统电压等级越高这 种情况也就越严重。造成运行过程中任何一只击穿,都会使阀组整体损坏。 运行时产生的谐波污染严重。由型的工作方式可以看出,其运 行过程中,必定会向系统注入大量谐波。实践证明,所产生的谐波电流总畸变率应在%左右。即使采用了减轻谐波的主接线方式,、次谐波的含量依然 相当丰富。因此,即便是用电负载自身不产生谐波,也需要加装滤波设备,并且 增加了系统产生谐振的可能性。 装置复杂,造价高。为保证阀组中每只都能够正确可靠导通,其触 发、监控和保护等系统必须稳定可靠,从而造成了控制系统的复杂性。从它的发 展历程不难看出,早期的电磁触发到目前的光触发,虽然装置的整体可靠性在增 加,但换来的却是高额的装置投资。另外,由于阀组的容量与相控电抗器容 量相同,需采用有效的冷却措施,保证阀组的正常工作,且容量越大冷却方 ? 式越显得重要;进一步增加了系统的复杂程度和装置造价。 ,增加建设费用。由于相控电抗器采用了“干式空心结构形 体积庞大 式,安装时需考虑对其他设备和设施的影响而单独放置,阀组也需要有一定要 求的安装厂房,而且滤波设备的占地面积也居高不下,等等。使得诸型 的占地面积非常庞大。不但占用了珍贵的土地资源,而且增加了项目建设资金。 一一山东大学硕士学位论文 维护工作量大,运行费用高。因设备复杂、可靠性、稳定性不高等原因, 造成装置故障点多、故障率高,给维护、维修工作带来一系列的麻烦;工作量大 不说,随之而来的是维护、维修费用的消耗甚大。而且,由于辅助设备的耗电, ? 进一步增加了运行费用。 随着控制技术的不断发展和对电抗器 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与结构的突破性改进,在克服了传统 饱和电抗器响应速度慢、损耗高、噪音大、谐波丰富等缺点之后,一种新型的基 于有载调感式铁芯电抗器的装置,在具备了响应速度快的特点的同时, 克服了型的上述诸多缺陷。这种最主要的特征就是安装在控制 回路中,所需要承受的电压仅为主回路的%左右:因此,具有极高的可 靠性。并且产生的谐波含量较低,三相角接系统的小于%;安装体积小, 体积仅为的/左右等等一系列显著特点。正是由于具有在可靠性、电 ? 比其它动态无功补偿装置具有无以压等级、容量、谐波等关键技术指标上, 争议 的优越性,将是我国电能质量治理行业,动态无功补偿设计与改造的最理想选择。 .主要研究内容及方法 本文以现阶段国内外静止无功补偿装置的实际应用为背景,从目前电力、风力 发电、冶金、煤炭、化工、电气化铁路等行业动态无功补偿装置的实际需求和存 在的不足出发,研究和开发了一套基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装 置。主要完成以下工作: 一次系统适用性研究 ? 本项目在有载调感式铁芯电抗器产品基础上,按照电力系统用电负荷的发展现 状,针对不同类型的电力负荷,研究在不同的动态无功补偿方式下,如何进行 一 次系统主接线设计;在适用性方面,满足系统在各种功能和性能上的要求。 控制策略研究山东大学硕士学位论文 由于有载调感式铁芯电抗器的控制特性存在着非线性特征,造成的控制 策略难以采用线性控制手段实现。必须研究适用于有载调感式铁芯电抗器控制特 性的控制策略,才能使项目得以顺利实现。 ? 的保护配置研究 由于有载调感式铁芯电抗器属于新型无功补偿器件,如何在其发生内部故障 ,能够快速的加以判断和处理,避免故障范围扩大。研究的保护配置和保 时 护机理,是能够安全运行的保障。 有载调感式铁芯电抗器励磁系统研究 的控制策略是通过有载调感式铁芯电抗器励磁系统实现的,由于有载调 感式铁芯电抗器的控制电源,采用了自耦方式实现,励磁系统完全处于高电位环 境运行,与控制系统之间存在着电位隔离和抗干扰等设计问题。另外,有载 ? 调感式铁芯电抗器响应特性的改善,也需要通过励磁系统实现。因此,励磁系统 的合理设计是满足整体性能指标的重要保证。 ?载; ??.... 图. 动态无功补偿单相等效电路图 图.所示动态无功补偿单相等效电路图。其中,为系统电压;和 为系统电阻和电抗;为负载需求无功功率;为有载调感式铁芯电抗器输出的 感性无功功率;为支路输出的容性无功功率;为系统供给的无功功率。 图.为投入后无功分量变化曲线。 ? 一一山东大学硕士学位论文 ? 谚喝 ? 。,??。。一。。??. .. 图. 投入后无功分量变化曲线 ? 投入后,系统供给的无功功率为负载和供给的无功功率之和, 可按下式表示: 酝绋鲮一 由上式可知:在理想状态下为恒定的容性无功,随负载运行情况而变化, 当这种变化幅度和频率较大时,如果不采用有载调感式铁芯电抗器,?, 虽然可通过得到补偿,但随着的变化,由于恒定不变,会出现过 补偿或欠补偿现象,同时造成系统电压波动和闪变。加入之后,根据负载无功 变化,调节有载调感式铁芯电抗器感性无功输出容量,使?常数,因 恒定不变,从系统吸收的无功也可保持基本不变,这就使电网所受的无功冲 击减小,从而将电网电压波动限制在较小的范围。? 容性 感性 图. /特性曲线 图.为 /特性曲线,在图中点,电压降到最低,此时电抗电流应 完全闭锁。电容器正在投入运行,如果电压继续降低到点时,为防止系统切除 ? 故障时电容器产生过电压,电容器也必须退出。电压在之间是正常工作 控制范围,改变有载调感式铁芯电抗器电流以维持系统电压的适当值。当电压高 到点以上,有载调感式铁芯电抗器输出较大的电流值,电流特性按照电抗特性 沿变化。 由此可以看出,能快速地、平滑地调节无功功率,以满足动态无功补偿 功率损耗较小,能做到分相补偿以适应相间不平衡的要求。它运行维护简单, 的 负荷变化,对于冲击负荷也有较强的适应性。 .有载调感式铁芯电抗器的工作原理和基本特性 ? ..有载调感式铁芯电抗器的工作原理 图.为单相有载调感式铁芯电抗器结构原理图。分别由四柱式铁芯 ’、 只线圈、两只可控硅、和一只二极管构成。四柱式铁芯的中间两柱 为其工作柱,其余两柱为构成闭合磁路的旁柱;两工作柱中设有多段小截面磁阀, 满载工作时只有磁阀处于饱和状态。只线圈分别两两套装于两工作柱外,首尾并 一?山东大学硕士学位论文 联接于交流电源,中间首尾交叉连接,续流二极管跨接与两交叉点,每 只线圈各有一个匝数比为的中间抽头,每柱两只线圈的中间抽头分别连接有可 控硅和,且一只正接一只反接。单相有载调感式铁芯电抗器电路原理图如图 .所示。 图.单相有载调感式铁芯电抗器结构原理图 ? 图.单相有载调感式铁芯电抗器电路原理图 、轮流导通等效电路图如图.所示,当外加电压为正极性时, ? 四个中间抽头的电压降也是正极性:此时,如果被触发导通,上、下绕组内将 分别产生直流电流,在它们的作用下使右铁芯柱去磁左铁芯柱增磁,从而使 左铁 芯柱产生饱和,降低了总的电感量,增加了电抗器的容量。反之,当外加电压 ,使右铁芯柱增磁左 所示 和为负极性时,被触发导通,电流回路如图.得到与正极性工作状态 相同的结果。在交变电压的作用下,使、轮流导通,如同形成了一 个全波整流电路。此时,改变、导通角的大小,便调整了励磁电流的大小, ? 。 改变了电抗器铁芯的饱和程度,达到平滑调节电抗器容量的目的 正极性工作状态 负极性工作状态 ? 图. 、轮流导通等效电路图 ..有载调感式铁芯电抗器的基本特性 伏安特性 图.为有载调感式铁芯电抗器电压/电流特性曲线,可以看出,电抗器输出 电流随控制角增加而减少,而且很重要的一点,在相同的控制角度下,电压与 电 流的比基本相同,也就是说有载调感式铁芯电抗器与饱和电抗器的特性不同, 呈 。 现出了良好的恒阻抗特性,这大大简化了控制的复杂性,提高了控制性能 ?山东大学硕士学位论文 爹. , ;. . ? ? 霉 戳 耀. 目 誉. ? 鲻 嘲. ; . . . . . . . . . 。 。毹一,?。。?基波电瀛标幺馕。蔓一。~。。?厶?。;,~。,。。。。。。~么 图.有载调感式铁芯电抗器电压,电流特性曲线 控制特性 从图.可以看出,随着控制角的增大,有载调感式铁芯电抗器电流减小, 电感增大,电流值与控制角具有明显的非线性。由此可见,可控电抗器输出电 流随控制角增加而减少。 瓿。。...?;。?:?。。。?。。。~.龟。&,,。。?,。。。一?。?。?。。。。。盛 ? 图.有载调感式铁芯电抗器控制特性曲线 响应特性 有载调感式铁芯电抗器从空载到满载或从满载到空载,有一个调整过程,图 .为其加载和减载过程一次电流的仿真波形,图.给出了其加载和减载过程, 目?夕国国磐爨嚯 ?盈二‘;;疆曙鹜锈蓐 髫僭移四 笏秽掣鳓嗍彬彬。? 加载过程 减载过程 ? 图.有载调感式铁芯电抗器一次电流仿真波形 加载过程 减载过程 图.有载调感式铁芯电抗器一次电流实测波形 谐波特性 ? 图.给出了有载调感式铁芯电抗器随着铁芯饱和程度变化,各次谐波电流 含量的变化曲线。次谐波电流为额定基波电流约%,次谐波电流为.%左右。 在三相对称系统里,通过构成三角形接法,次谐波不会流向电力系统,而且, 如 果采用多重化接法,可以降低到.%左右。山东大学硕士学位论文 /// ,。 / / / 众/厂\ ? \/’ \/ .一/ 魄?:;;,,,.,;。;,,~;;;。 ,,,, ~/ 图.有载调感式铁芯电抗器谐波特性曲线 小结 . 本章首先借助动态无功补偿单相等效电路图,分析了 的工作原理/特性。然后重点分析了有载调感式铁芯电抗器的工作原理,介绍 了有载调感式铁芯电抗器的基本特性,包括:伏安特 性、控制特性、响应特性和谐波特性。 ?案设计 回路、控制保护回路和励磁 供电系统母线 ? 支路控制保护系统 眦支路 支路 支路保护系统 图. 系统方案设计原理图 .一次回路 的一次回路结构与型基本相同,都是由支路和可控电抗器 两部分组成啪。引。区别仅在于,型采用的可控电抗器为“相控电抗器”, 而采用的可控电抗器为“有载调感式铁芯电抗器。如图.所示,主接 线由供电系统母线通过补偿出线开关柜向补偿母线供电,有载调感式铁芯电抗器 支路和支路再通过各自的隔离开关与补偿母线连接。 其工作原理是:支路向系统提供固定容性无功,有载调感式铁芯电抗器 ? 支路则按系统负荷变化,吸收多余容性无功,使系统感性和容性无功在设定功率 因数下趋于平衡乜一劓。图中支路与有载调感式铁芯电抗器支路共用一套出线 柜,各支路隔离开关供检修或停用时与系统隔离。为系统母线电压互感器, 用来检测系统母线电压值;为补偿母线电压互感器,用来检测补偿母线电压山东大学硕士学位论文 信号,供有载调感式铁芯电抗器支路作触发脉冲同步信号使用。各支路均配备过 流保护检测用的电流互感器。 .控制保护回路控制保护回路主要由控制器、有载调感式铁芯电抗器微机保护单元、 支路微机保护单元、监控部分和控制电源组成乜吨。,其工作原理如图 .所示。 暖氨磊 髫 ? 酉阌 圈圜圄雾 翳霸团 图. 控制保护原理图 .. 控制器 控制器是一个基于芯片的多控制器,分别由数据采集、 通讯、主控及相应外围电路组成,相互间通过多口实现数据共享汹删; 控制算法以及保护逻辑由主控实现,系统参数电压、电流、有功、无功、 ’ 功率因数等等采集、计算由数据采集实现;专门负责通讯的用来与上 提供了、以及总线等通讯 位监控机和其他监控系统交换数据, 接口,便于实现无人值守和远程控制。 首先,由数据采集采集到系统母线电压、负载电流 其大致工作原理是: 和有载调感式铁芯电抗器支路电流模拟量信号,经/转换并计算出系统功率 因山东大学硕士学位论文 数、有功和无功功率等实时值,存储于多口中:主控按程序要求从 中读取所需参数;经过控制算法的计算,得出可控硅触发角给定值;再经过电 光 转换接口转换为光信号,通过光纤传送到有载调感式铁芯电抗器励磁系统九 ??。 其次,励磁系统再将触发脉冲和可控硅的工作情况转换为光电信号回传给 ? 控制器,实现对励磁系统的状态监测。控制器的自动运行模式判断和保护 输出由、部分承担。在控制算法上可按不同要求,实现分相控制、三相控 制、闪变治理、功率因数控制、无功控制、恒电压控制等不同控制策略口羽。 ..有载调感式铁芯电抗器微机保护单元 有载调感式铁芯电抗器微机保护单元以芯片为核心,其硬件结构主 要由数据采集板、板、、等组成;通过采集有载调感式铁芯电抗器 支路的运行参数,按保护算法实现对有载调感式铁芯电抗器的各种保护功能。当 检测到有载调感式铁芯电抗器支路运行参数超过其定值时,通过接口向出线 开关发出分闸指令,然后再通过、以及总线等通讯接口向 ? 控制器和上位监控机上传保护、报警信息。 .. 支路微机保护单元 其内部主要由数据采集、 支路微机保护单元以芯片为核心, 和保护输出等电路组成:通过采集支路和补偿出线柜电流以及支路零序电 按各种保护算法实现 压也可采集不平衡电流、差压等电容器保护信号, 支路过流一段、过流二段、补偿出线柜过流一段、过流二段、不平衡电压零序 电压、不平衡电流等保护功能。出现保护故障时,微机保护单元首先通过保护 输出向补偿出线开关发送分闸指令,然后再通过、以及总线等 通讯接口向监控部分上传保护、报警信息。 ? .. 监控部分 监控部分由上位监控机、人机显示界面和其他相应终端器件构成;上位监控 机可选择工控机、工业平板计算机和触摸屏。通过、以及总线 等通讯接口,与控制保护器的通讯单元连接,上传或下载在各种数据。上位 监控软件运行于 操作系统,具有良好的人机界面,配置键盘、鼠标、山东大学硕士学位论文 打印机等外设。实现了系统参数设置、运行状态实时监测、运行趋势显示、 保护 报警信息及处理、历史数据查询和运行报表打印等各种功能。可以对系统的电能 质量包括电压、电流瞬时值,电压、电流有效值,有功功率,无功功率,有功 电度,无功电度,功率因数,电流’次谐波,电压’次谐波,电压闪变, ? 电压、电流不平衡,电压跌落,电压过高,电压丢失等进行实时监测。 ..控制电源 不但需要提供工作电源,而且,即使控制电源故 为了使控制回路正常工作, 障,还要保证全部设备受到保护;因此,控制电源系统必须具有掉电保护功能。 控制电源系统是一个基于的电源分配网络,在完成为各功能电路提供工作电 源的前提下,同时保证电源的不间断供应。用来对控制电源保护动作后,提供整 个系统进行相应故障保护的处理时间,保证系统按规定顺序退出运行,保护设备 不受到损坏。 .励磁回路 ? 励磁回路由光电接口电路、励磁控制器、脉冲放大电路和可控硅等组成;光 电接口电路接收到光给定信号后,经励磁控制器解码,形成控制可控硅导通角的 再将信号进行整形放大,对可控硅的导通状态进行移相控制,实现触发脉冲, 动 态调节有载调感式铁芯电抗器支路感性无功电流的控制目的。 .小结 本章主要设计了系统总体方案,整个系统分为一次回路、控制保护回 路和励磁回路三大部分。首先分析了的一次回路结构及其工作原理。重点 研究了控制保护回路的设计,分析了控制保护回路的各组成部分控制器、有载调感式铁芯电抗器微机保护单元、支路微机保护单元、监控部 分以及控制电源的工作原理。最后介绍了励磁回路的工作原理。山东大学硕士学位论文 第四章有载调感式铁芯电抗器的保护配置设计 有载调感式铁芯电抗器的保护配置与电力变压器相当,主要分为一次保护、 励磁系统保护和本体保护三种情况。由于有载调感式铁芯电抗器的结构特殊性, ? 其内部故障保护有别于电力变压器,需要对其进行特殊配置。 .有载调感式铁芯电抗器的基本波形 三相有载调感式铁芯电抗器在额定容量时三相一次电流的仿真波形如图 .所示。 ? 焉 墨嘲 溜 删 弼 ‘必 潲‘?措 ?咐 ‘? 一??.?一一 图.三相有载调感式铁芯电抗器额定容量时一次电流仿真波形 、分别为相两个并联绕组的分支电流,波形呈现如图.所示的 特征,与实际实验波形相吻合。根据分析和推理是由于三相各绕组之间的耦合作 用所致。 ?,? ?’一 至: ? 誊:嚣 . ?? 图. 相两个并联绕组的分支电流波形山东大学硕士学位论文 有载调感式铁芯电抗器匝间短路故障时的波形 . 三相角接有载调感式铁芯电抗器相绕组匝间短路故障时一次电流仿真波 形,如图.示。 ? 图. 相绕组匝间短路故障时一次电流仿真波形 从图.可以看出,由于相绕组出现匝间短路,对称绕组失去平衡关系, 续流二极管两端出现电位差,铁芯通过不可控直流磁通,导致该相电流升高, ? 但不会出现较大的差异。因此,有载调感式铁芯电抗器绕组匝间短路故障保 护应 通过不平衡保护实现。 .有载调感式铁芯电抗器保护配置设计 根据有载调感式铁芯电抗器的电气结构,针对其绕组引线相间故障、匝间短 路故障、接地故障分别确定其保护方案。有载调感式铁芯电抗器保护配置如 图 .所示: ?图.有载调感式铁芯电抗器保护配置图 绕组保护方案的确定 对于绕组的接地故障,配置的主保护是纵联差动保护。取绕组首末端电 ? 流构成电流差动保护电路,取其同向电流的差值作为纵差保护的动作电流,取其 末端电流作为制动电流。绕组在不发生故障的情况下,流过首末端的电流 相等,故其纵差保护的动作电流为零,制动电流最大。绕组接地故障情况下,纵 差保护的差流最大,制动电流最小。所以,纵联差动保护在理论上能对绕组的接 地故障能起到保护作用。 对于绕组的匝间故障,配置的主保护有纵联差动保护和横联差动保护。在绕 组发生匝间接地故障时,与绕组的接地故障类似。在绕组发生匝间短路故障时, 可以采用横联差动保护。横联差动保护是将每相两个并联绕组的两个分支电流做 差动,正常情况下两个分支电流由于结构对称差流为零或很小,匝间故障或者接 地故障时差动电流将很大。 ? 反映有载调感式铁芯电抗器短路和接地故障的后备保护 反映有载调感式铁芯电抗器绕组短路和接地故障的后备保护主要包括: 过电流保护; 零序过电流保护。山东大学硕士学位论文 反映异常运行的保护 反映有载调感式铁芯电抗器异常运行的保护主要包括: 过负荷保护; ? 过电压保护; 异常和异常。 本体保护 有载调感式铁芯电抗器的本体保护即非电量保护主要包括: 轻、重瓦斯保护,油位、油温、绕组温度、压力释放、冷却器故障、冷却器 结合一次设备特点配置。非电量保护由专门的非电量保护装置电源消失等, 实现。 励磁系统保护 有载调感式铁芯电抗器的励磁系统保护主要包括: ? 励磁过电流保护; 温度保护; 误触发保护: 封脉冲保护。 .小结 本章研究了有载调感式铁芯电抗器的保护配置设计。首先分析了有载调感式 铁芯电抗器的基本波形,然后介绍了有载调感式铁芯电抗器匝间短路故障时 的波 形,重点研究了有载调感式铁芯电抗器的保护配置设计,包括绕组保护方案 的确 ? 定、反映有载调感式铁芯电抗器短路和接地故障的后备保护配置、反映异常 运行 的保护配置、本体保护配置和励磁系统保护配置。山东大学硕士学位论文 第五章控制与励磁系统设计 .控制系统的设计 控制系统实现的功能主要有:三相电压、电流的采集,三相无功、有 ? 功电量计算,系统运行状态检测;通过线性化模块计算出对应的触发控制角, 实现可控硅的移相触发控制,并按保护设置对电抗器进行保护控制等。程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图.所示: ? 图.程序流程图 为便于系统的维护和操作,将所有控制系统二次器件装配在同一个控制屏 内,安装于控制室内。其与励磁系统给定信号的联络,采用抗干扰能力强、传送 距离长的玻璃光纤传输,其余开关量信号采用电缆连接。控制保护屏外观 图见图.所示。 ?