【摘要】：電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT),是電力系統(tǒng)110kV及以上電壓等級中的重要電氣設備。由于CVT主要由電容與非線性電感元件構(gòu)成,在暫態(tài)情況下容易激發(fā)自身的分次諧波鐵磁諧振,目前,抑制CVT鐵磁諧振的主要方法是在CVT二次側(cè)加裝阻尼器,因為速飽和阻尼器性能優(yōu)良,阻尼特性好,在CVT阻尼器中得到普遍應用。阻尼器電阻值的大小對于阻尼器的阻尼效果起著至關(guān)重要的作用。但目前,對于速飽和阻尼器電阻值選擇的研究甚少,僅能通過一些公式計算出阻尼電阻值一個很大的上限范圍。此外由于計算模型簡單,結(jié)果與工程實際情況往往偏差很大。因此,在工程中,一般通過大量的鐵磁諧振試驗來最終確定CVT所需的最佳阻尼電阻值,這種方法工作量大,造成了很大的人力、物力上的浪費。另外基于電磁暫態(tài)計算軟件ATP-EMTP建立CVT鐵磁諧振仿真模型的研究,雖然提高了阻尼電阻選擇的的準確性,但計算量非常大,且需要各元件的準確參數(shù)。根據(jù)鐵磁諧振現(xiàn)象和電路振蕩條件,本文建立了CVT速飽和阻尼器的阻尼電阻值選擇的優(yōu)化計算模型。按照CVT的等值電路,首先建立CVT等值電路的回路方程,然后利用該方程推導出了阻尼電阻達到阻尼條件,必須滿足的一元三次常系數(shù)偏微分方程。通過求解該數(shù)學方程,得到了CVT鐵磁諧振的阻尼條件。根據(jù)該條件可以較容易地計算出各分次諧波下阻尼電阻的取值范圍,可將阻尼電阻值限定在一個很小的范圍內(nèi)。利用該計算模型,對江蘇無錫日新廠兩臺CVT產(chǎn)品進行了計算,對比后發(fā)現(xiàn),該模型計算出的阻尼電阻非常接近工程選用電阻。證明了計算模型的正確性和可行性。本文方法計算量小,可用于指導工程設計。為了充分論證優(yōu)化計算模型的正確性,本文又分別采用了建模仿真和現(xiàn)場實驗的方法,對本文CVT速飽和阻尼器阻尼電阻選擇優(yōu)化模型計算出的阻尼電阻值的范圍進行驗證。在軟件仿真方面,運用EMTP-ATP軟件建立CVT仿真模型,對計算模型確定的阻尼電阻值范圍分別進行了鐵磁諧振仿真;在實驗驗證方面,選取由計算模型確定的范圍中的多個阻尼電阻值分別進行鐵磁諧振實驗。仿真和實驗的結(jié)果均表明通過該優(yōu)化計算模型選取的電阻值可有效地阻尼鐵磁諧振,證明了該模型能夠很好的解決CVT阻尼器阻尼電阻的選擇難題。為工程設計中速飽和阻尼器阻尼電阻值的選擇提供了新思路,對于CVT設計具有重要指導意義。
[Abstract]:Capacitive voltage transformer (Capacitor Voltage Transformer,CVT (capacitive voltage transformer) is an important electrical equipment in 110kV and above voltage grade of power system. Because CVT is mainly composed of capacitance and non-linear inductor, it is easy to excite its own harmonic ferroresonance under transient condition. At present, the main method to restrain CVT ferroresonance is to install dampers on the secondary side of CVT. Due to the excellent performance and damping characteristic of velocity saturation damper, it is widely used in CVT dampers. The value of damper resistance plays an important role in the damping effect of damper. However, there is little research on the selection of resistance values of velocity saturated dampers, and only a large upper limit range of damping resistance can be calculated by some formulas. In addition, because the calculation model is simple, the results often deviate greatly from the actual engineering situation. Therefore, in engineering, generally through a large number of ferroresonance tests to finally determine the optimal damping resistance required for CVT, this method has a large workload, resulting in a great waste of manpower and material resources. In addition, the research of CVT ferroresonance simulation model based on electromagnetic transient calculation software ATP-EMTP improves the accuracy of damping resistance selection, but the calculation is very large, and the accurate parameters of each element are needed. Based on the ferroresonance phenomenon and circuit oscillation conditions, the optimal calculation model of damping resistance selection for CVT velocity saturation dampers is established in this paper. According to the equivalent circuit of CVT, the loop equation of CVT equivalent circuit is established at first, and then the partial differential equation of one-dimensional cubic constant coefficient must be satisfied by using this equation to derive the damping resistance reaching damping condition. By solving the mathematical equation, the damping condition of CVT ferroresonance is obtained. According to this condition, the range of damping resistance can be calculated easily, and the value of damping resistance can be limited to a very small range. The calculation model is used to calculate the damping resistance of two CVT products in Wuxi-Japan New Factory of Jiangsu Province. It is found that the damping resistance calculated by the model is very close to the engineering selection resistance. The correctness and feasibility of the calculation model are proved. The calculation of this method is small and it can be used to guide engineering design. In order to fully demonstrate the correctness of the optimization model, the methods of modeling, simulation and field experiment are used to verify the range of damping resistance calculated by the optimal model of the CVT velocity saturation damper in this paper. In the aspect of software simulation, the CVT simulation model is established by using EMTP-ATP software, and the range of damping resistance determined by the calculation model is simulated by ferroresonance. In the field of experimental verification, several damping resistance values in the range determined by the computational model are selected to carry out ferroresonance experiments respectively. The results of simulation and experiment show that the model can effectively dampen ferroresonance, and it is proved that the model can solve the difficult problem of choosing damping resistance of CVT dampers. A new idea is provided for the selection of damping resistance of velocity saturated dampers in engineering design, and it is of great significance to the design of CVT.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM451

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本文編號：2458372