电气工程及其自动化毕业论文-调电路式可控电抗器的设计与仿真.docx

调电路式可控电抗器的设计与仿真

摘要

由于国家经济的飞速发展，人民用电需求逐渐增大，电抗器在电力系统中的作用愈来愈大。这些年来，随着电抗器使用数量及使用年限的提高，出现事故的几率也逐步提高。通过专家对全国各地发生电抗器损坏案例进行全面的分析，找到了发生事故的本质原因是出现了匝间短路，而出现匝间短路的主要原因是过电压的出现。所以本文重点是在ATP-EMTP软件中分别创建电抗器的分布参数和集总参数电路，建立三相电路，切断电抗器，分析仿真结果。

本文基于型号为BKK-20000/35的并联电抗器，先在ATP-EMTP中创建电抗器集总模型，建立三相仿真电路，在仿真电路中切除电抗器时，电抗器上出现了过电压，基于仿真结果去探究过电压的幅值分别与断路器的截流值和动作时差的关系，找到最大截流过电压和复燃过电压。再计算出与此对等效的10段电抗器分布参数，在ATP-EMTP中创建电抗器分布模型，建立三相仿真电路，相对应找到每一段电抗器的最大截流过电压和复燃过电压，与工频平均稳态电压进行比较，结果表明截流过电压的分布不均匀，随着线圈段数的增加截流过电压先增加后减小，而复燃过电压的分布也不均匀，随着线圈段数的增加复燃过电压逐渐减小。

关键词：并联电抗器；切断过电压；截流过电压；复燃过电压

目录

TOC\o1-4\f\h\z\u31852第一章研究的背景及意义 1

111161.1课题研究的背景、目的及意义 1

139241.2国内外研究现状 2

23081.2.1投切过电压实验研究现状 2

174701.2.2投切过电压仿真研究现状 3

41481.3论文研究的主要内容 4

11922第二章电抗器集总参数的切断过电压的仿真分析 5

69512.1仿真模型的建立 5

212622.1.1SF6断路器模型的建立 5

297772.1.2干式并联电抗器模型 7

122392.1.3仿真电路 11

289162.2电抗器切断过电压的理论分析 12

77682.2.1等值电路 12

83562.2.2截流过电压 12

90952.2.3复燃过电压 13

168902.3截流过电压和复燃过电压的仿真结果 14

255952.3.1截流过电压幅值与截流值的关系 14

281242.3.2截流值为10A的截流过电压 15

22372.3.3截流值为10A的复燃过电压 16

138242.4本章小结 16

32306第三章电抗器投切过电压分布特性仿真分析 19

62973.1电抗器分布式等值电路 19

19513.1.1.电感分布式等值电路 19

313053.1.2电容分布式等值电路 21

132533.1.3电抗器分布式等值电路 22

84013.2仿真电路 23

254383.3截流过电压分布的仿真结果 24

153833.4复燃过电压分布的仿真特性 28

226573.5本章小结 30

14452结论 31

11374参考文献 32

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第一章研究的背景及意义

1.1课题研究的背景、目的及意义

随着国家经济的飞速发展，居民的生活水平越来越高，用电需求量也逐渐增加，电抗器在电力系统中愈来愈重要。串联电抗器主要起到限制短路电流，滤波，平波的作用，并联电抗器主要提供无功补偿，改善电能质量，使运行电压维持正常的水平[1,2]。

基于线圈安装位置不同，电抗器分为电抗器和油浸式电抗器。由于电抗器线圈直接安装在空气中，避免出现了漏油和易燃的事故，使电网能够安全经济运行[3]。

这些年来，随着电抗器使用数量及使用年限的提高，出现事故的几率也逐步提高。出现以下事故：

2014年6月某500kV变电站的并联电抗器正式投入运行，使用的时间不长，基于电流速断保护原则，出现跳匝，导致该电抗器B相防护包封和C相线圈被烧毁[4]。

2014年某35kV额定容量为15Mar，型号为BKDK-15000/35的空心串联电抗器在3月被投入运行，使用的时间不长，2年后，A相突然起火，经研究人员对其进行解体分析，线圈第15~17包封下端均有铝线熔断裂口，但16包封受损面积最大，受损面积达到约1200cm2

2015年，某35kV23L并联电抗器组保护装置基于电流速断保护原则，断开23L电抗器组236开关，导致A相电抗器被烧毁，有三分之二的面积出现了起火。经研究人员对其进行解体分析，发现电抗器的上星型架铝排和防电帽被烧毁，其1-19包封的上下端也均被