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不等容量Vx接线牵引变压器负荷过程分析与补偿方案研究

作　者: 马小楠
导　师: 李群湛
学　校: 西南交通大学
专　业: 电气工程
关键词: Vx接线电能质量过负荷平衡补偿 SVG 补偿策略
分类号: TM922.73
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文基于采用不等容量Vx接线牵引变压器的朔黄铁路龙宫牵引变电所的测试数据,分析了牵引变压器次端各绕组的负荷情况及变电所的电能质量情况,同时基于牵引变压器温升和寿命损失计算模型计算牵引变压器次端四个绕组的最高温度和日寿命损失,分析Vx牵引变压器次端各绕组的过负荷能力。可知此变电所存在F-N绕组严重过负荷的情况,同时三相侧负序问题严重。针对Vx接线牵引变压器次端F-N绕组存在的过负荷问题和三相侧的负序问题,提出了更换Vx接线牵引变压器的方案、平衡补偿方案和双绕组并联Vv+带加强线的直接供电相间补偿方案。对平衡补偿方案进行了详细的分析,分析了一种基于静止无功发生器(SVG)的牵引变压器平衡补偿装置,平衡补偿装置能够实现相内T-N绕组与F-N绕组有功功率的传递,解决F-N绕组存在的过负荷问题,同时平衡牵引侧两侧的功率,补偿两侧的无功分量,实现消除三相侧的负序分量的目的。基于牵引变压器平衡补偿装置提出了针对解决过负荷问题和治理负序的平衡补偿相内补偿方案和平衡补偿相间补偿方案。分析相内绕组间进行有功功率传递后各绕组的温升和寿命损失情况,同时参考通过实测数据计算得到的绕组安装容量,确定相内传递有功功率的大小。讨论Vx接线牵引变电所负序电流的计算,将三相电流补偿为三相对称的电流作为平衡补偿相间补偿方案的补偿目标。同理,将三相电流补偿为三相对称的电流作为Vv+直供相间补偿方案的补偿目标。根据SVG的结构和控制原理,分析相内补偿方案和相间补偿方案的补偿原理,确定相内补偿和相间补偿控制策略。对SVG进行直接电流控制,需要实时检测出基波有功电流,电流检测法采用基于FBD法的电流间接检测法,电流的跟踪控制方法采用三角载波控制法。以牵引变电所实测负荷数据构造负载,在Matlab/Simulink下对平衡补偿相内补偿方案和相间补偿方案分别进行建模仿真,以各绕组负荷情况和三相侧负序电流大小的仿真结果作为考核标准,验证了平衡补偿方案能够解决Vx接线牵引变压器次端F-N绕组的过负荷问题和三相侧的负序问题。同时对双绕组并联Vv+带加强线的直接供电相间补偿方案进行仿真分析,仿真结果表明该方案可以解决牵引变压器次端F-N绕组的过负荷问题和三相侧的负序问题。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-14
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外现状研究  12-13
  1.3 本论文主要工作  13-14
第2章 Vx接线牵引变压器负荷分析  14-23
  2.1 牵引供电系统负荷特性及其影响因素  14-15
    2.1.1 牵引供电系统负荷的特性  14
    2.1.2 牵引供电系统负荷的影响因素  14-15
  2.2 Vx接线牵引变压器负荷过程分析  15-18
  2.3 电能质量情况  18-22
    2.3.1 牵引变电所功率因数  18
    2.3.2 牵引变电所电所谐波情况  18-20
    2.3.3 牵引变电所电压不平衡度  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章牵引变压器温升与寿命损失计算  23-28
  3.1 牵引变压器温升计算模型  23-24
  3.2 变压器寿命损失计算模型  24-25
  3.3 Vx接线变压器各绕组温升及寿命损失计算  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 Vx接线牵引变压器平衡补偿方案  28-45
  4.1 过负荷与负序治理方案分析  28-31
    4.1.1 治理目标  28
    4.1.2 治理方案分析  28-31
  4.2 平衡补偿方案分析  31-32
    4.2.1 补偿目标  31
    4.2.2 方案分析  31-32
  4.3 平衡补偿方案相内补偿  32-37
    4.3.1 Vx接线牵引变压器各绕组安装容量  32-34
    4.3.2 相内补偿目标及装置容量的确定  34-37
  4.4 平衡补偿方案相间补偿  37-43
    4.4.1 无功和负序的一般表达式  37-39
    4.4.2 Vx接线牵引变电所负序电流计算  39-41
    4.4.3 相间补偿目标  41-43
  4.5 Vv+直供方案相间补偿  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章补偿装置控制策略研究  45-59
  5.1 基于电压源换流器的SVG补偿原理  45-46
  5.2 基于双相型SVG补偿装置结构  46-48
  5.3 平衡补偿方案相内补偿控制策略  48-49
  5.4 平衡补偿方案相间补偿控制策略  49-55
    5.4.1 电流检测方法  49-54
    5.4.2 相间补偿控制策略  54-55
  5.5 Vv+直供相间补偿方案控制策略  55-57
  5.6 调制策略研究  57-58
  5.7 本章小结  58-59
第6章补偿方案补偿效果仿真研究  59-72
  6.1 平衡补偿方案相内补偿方案仿真  59-62
  6.2 平衡补偿方案相内补偿效果统计  62
  6.3 平衡补偿方案相间补偿方案仿真  62-66
  6.4 平衡补偿方案相间补偿效果统计  66-67
  6.5 Vv+直供相间补偿方案仿真  67-71
  6.6 Vv+直供相间补偿方案补偿效果统计  71
  6.7 本章小结  71-72
结论与展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间科研成果  77

不等容量Vx接线牵引变压器负荷过程分析与补偿方案研究

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