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采用新型换流变压器及其滤波系统对HVDC换相失败影响的研究

作　者: 周金萍
导　师: 罗隆福
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 新型换流变压器及其滤波系统 换相失败 PSCAD/EMTDC和Matlab
分类号: TM41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


为了实现对发明专利和实用新型专利:“自耦补偿与谐波屏蔽整流变压器”的产业化,湖南省以“十五”“十一五”重大科技专项05GK1002-1,06GK1003-1予以支持。本文重点对新型换流变压器及其滤波系统在高压直流输电中对换相失败的影响进行了详细的研究。换相失败是高压直流输电系统中常见的故障之一,而该新型专利与传统换流变压器及其滤波系统相比是否在改善换相方面有比较突出的优点,是其实现产业化所必须要研究的。为此本文的研究工作主要包括如下几个方面:(1)以CIGRE HVDC标准模型为研究对象,对导致逆变器发生换相失败的各因素进行分析,并对各变量对换相失败影响的灵敏度进行分析,结合三广-鹅城换流站引发的换相失败实例,总结出逆变器在不同的运行状况下发生换相失败的一般规律,和较为简单的判断方法。(2)详细分析对比传统换流换相变压器和新型换流换相变压器的优缺点,以实验室直流输电研究开发平台为基础分析基于新型换流变压器联于弱交流系统HVDC故障恢复特性,突出新型换流换相变压器在稳态和暂态方面突出的优势,为新型换流换相变压器及其滤波系统的工程应用提供很好的理论基础。(3)分析新型换流变压器及其滤波系统对换相失败的影响,详细阐述其改善换相失败的机理,及新型换流变压器及其滤波系统在高压直流输电系统应用中可以采取的预防换相失败的一些措施。(4)本文中采用Matlab和PSCAD/EMTDC为两种软件仿真平台,对CIGRE标准模型和基于新型换流变压器及其滤波系统的高压直流输电模型进行了详细的仿真对比,突出了新型换流变压器及其滤波系统无论是在谐波抑制,无功补偿,还有在改善换相失败方面所表现出的优点。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章 绪论  13-22
  1.1 引言  13
  1.2 本课题的研究背景与意义  13-16
  1.3 国内外研究现状和发展趋势  16-17
    1.3.1 国内外研究现状  16
    1.3.2 我国已建成的高压直流输电工程  16-17
    1.3.3 发展趋势  17
  1.4 课题来源及主要研究工作  17-18
  1.5 直流输电系统换相失败的定义及危害  18-20
    1.5.1 换相失败的定义  18
    1.5.2 换相失败的危害  18-19
    1.5.3 换相失败的研究方法  19-20
  1.6 换相失败故障的检测  20
  1.7 本论文将要完成的主要工作  20-22
第2章 导致直流输电系统换相失败的因素分析  22-39
  2.1 引言  22
  2.2 直流输电系统换相失败的机理及判断标准  22-24
  2.3 导致直流输电系统换相失败的因素分析  24-33
    2.3.1 直流电流I_d  24-25
    2.3.2 换流变压器换相电抗  25
    2.3.3 换流阀控制系统中触发超前角  25
    2.3.4 换相线电压U_l  25-26
    2.3.5 交流系统故障对换相失败的影响  26-33
  2.4 触发脉冲控制方式对换相失败的影响  33
  2.5 弱受端时直流输电系统对换相失败的研究  33-36
    2.5.1 交流系统强度与短路比  34-35
    2.5.2 受端交流系统较弱时电容对直流输电系统换相失败的影响  35
    2.5.3 弱受端系统中，避免换相失败的措施  35-36
  2.6 三广直流鹅城换流站换相失败启示  36
  2.7 各变量对换相失败影响的灵敏度分析  36-38
    2.7.1 灵敏度的定义  36-37
    2.7.2 各系统变量对关断角γ的灵敏度  37-38
  2.8 本章小结  38-39
第3章 传统电网换流换相器（LCC）和新型滤波换相换流器（FCC）的比较  39-51
  3.1 引言  39-40
  3.2 传统换流变压器及其滤波系统存在的问题  40-42
  3.3 新型换流变压器及其滤波系统  42-43
    3.3.1 接线形式  42-43
    3.3.2 FCC 特点及产生的效果  43
  3.4 LCC 与FCC 稳态和暂态性能比较  43-47
  3.5 LCC 与FCC 暂态特性分析  47-50
    3.5.1 三相交流母线故障  48-49
    3.5.2 远方单相交流故障  49-50
  3.6 本章小结  50-51
第4章 FCC 对换相失败的影响分析  51-61
  4.1 引言  51
  4.2 FCC 阀侧换相线电压U_(2l)对换相失败的影响  51-52
  4.3 FCC 换相电抗X r 对换相失败的影响  52
  4.4 FCC 直流侧电流 Id 对换相失败的影响  52-53
  4.5 越前触发角β整流值对换相失败的影响  53
  4.6 阀侧无功补偿度对换相失败的影响  53-59
    4.6.1 FCC 与传统的串联电容器换相技术(CCC)相比的所具有的优点  54-56
    4.6.2 FCC 无功补偿度对换相角的影响  56-57
    4.6.3 FCC 补偿度K 对极对地直流电压的影响  57
    4.6.4 FCC 补偿度K 对换流器无功特性的影响  57-59
  4.7 FCC 各参数对关断角γ的灵敏度分析  59
  4.8 本章小结  59-61
第5章 FCC 改善换相失败的机理分析  61-66
  5.1 引言  61
  5.2 耦合电抗及变压器漏抗对换相失败的影响  61-62
  5.3 是否接入滤波器对换相的影响  62
  5.4 定性分析  62-64
  5.5 FCC 在HVDC 系统中预防换相失败的方法  64-65
  5.6 本章小结  65-66
第6章 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
附录A 新型直流输电系统原理图  72-74
附录B 攻读硕士学位期间所发表的主要学术论文目录  74

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 电力变压器
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