基于有载调感式铁芯电抗器的静止无功补偿装置研究与设计

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(SVC)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(MCR)的静止无功补偿装置,以下简称为MSVC。本文分析了MSVC以及有载调感式铁芯电抗器的理论基础,对整个MSVC的架构进行了总体设计,对MSVC的有载调感式铁芯电抗器保护配置、MSVC控制系统、MSVC励磁系统进行了详细设计；利用Matlab软件Simulink仿真工具箱中的PSB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MSVC,即有载调感式铁芯电抗器配合FC支路组成的简洁型MSVC、有载调感式铁芯电抗器配合PF支路组成的滤波型MSVC、有载调感式铁芯电抗器配合MSC组成的实用型MSVC;并针对三种不同行业的应用案例,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、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,MSVC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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 静止无功补偿装置概述
• 1.3 主要研究内容及方法
• 第二章 MSVC的理论依据
• 2.1 MSVC动态无功补偿的原理及特性
• 2.1.1 MSVC的工作原理
• 2.1.2 MSVC的V/I特性
• 2.2 有载调感式铁芯电抗器的工作原理和基本特性
• 2.2.1 有载调感式铁芯电抗器的工作原理
• 2.2.2 有载调感式铁芯电抗器的基本特性
• 2.3 小结
• 第三章 MSVC系统总体方案设计
• 3.1 一次回路
• 3.2 控制保护回路
• 3.2.1 MSVC控制器
• 3.2.2 有载调感式铁芯电抗器微机保护单元
• 3.2.3 FC支路微机保护单元
• 3.2.4 MSVC监控部分
• 3.2.5 控制电源
• 3.3 励磁回路
• 3.4 小结
• 第四章 有载调感式铁芯电抗器的保护配置设计
• 4.1 有载调感式铁芯电抗器的基本波形
• 4.2 有载调感式铁芯电抗器匝间短路故障时的波形
• 4.3 有载调感式铁芯电抗器保护配置设计
• 4.4 小结
• 第五章 MSVC控制与励磁系统设计
• 5.1 控制系统的设计
• 5.2 励磁功率单元的设计
• 5.3 励磁控制器的设计
• 5.4 励磁柜的设计
• 5.5 小结
• 第六章 MSVC系统仿真试验及应用研究
• 6.1 MSVC的MATLAB仿真
• 6.2 MSVC的实际应用类型分析
• 6.2.1 有载调感式铁芯电抗器配合FC支路组成简洁型MSVC
• 6.2.2 有载调感式铁芯电抗器配合PF支路组成滤波型MSVC
• 6.2.3 有载调感式铁芯电抗器配合MSC组成实用型MSVC
• 6.3 MSVC应用研究
• 6.3.1 MSVC在110kV某变电站改造中的应用研究
• 6.3.2 MSVC在矿井供电系统中的应用研究
• 6.3.3 MSVC在风电场中的应用研究
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评闻及答辩情况表