智能組合電器設(shè)計研究.pdf

1、隨著電力應(yīng)用在各領(lǐng)域的不斷拓展，以電氣化鐵路為代表的新型電氣化設(shè)施發(fā)展迅速，對電網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)水平提出了更高的要求，這使得結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高以及協(xié)調(diào)性、免維護(hù)性好的組合電器成為電力設(shè)備的重要研究方向。本文以變壓器作為研究主體來進(jìn)行組合電器的設(shè)計:一方面將補(bǔ)償電抗器與變壓器形成組合體結(jié)構(gòu)，把變壓功能與無功補(bǔ)償功能進(jìn)行組合;另一方面將N+I冗余技術(shù)應(yīng)用到組合電器的設(shè)計，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)變壓器的模塊化組合。
　　目前變壓器在應(yīng)用時面臨著諸多的問

2、題:運(yùn)行損耗高、可靠性差以及一體化程度不高。為降低損耗而開發(fā)的非晶變壓器因受自身材料特性的限制難以實(shí)現(xiàn)大容量型號的生產(chǎn)制造，其可靠性能也亟待提升;傳統(tǒng)的變壓器并聯(lián)模式在一定程度上解決了可靠性問題，但卻是一種不經(jīng)濟(jì)的方法;配電設(shè)備的種類不斷增加，維護(hù)復(fù)雜與空間占用問題日益突出，提高設(shè)備一體化程度將具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先對無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，明確電網(wǎng)無功補(bǔ)償尤其是變壓器端無功補(bǔ)償?shù)淖饔?研究并列電容器和靜

3、止無功發(fā)生器分別與變壓器實(shí)現(xiàn)一體化的現(xiàn)有方案，發(fā)現(xiàn)兩者只是從電氣連接上進(jìn)行了組合，并沒有形成真正的本體組合。本文以補(bǔ)償電抗器為對象，構(gòu)造基于磁閥式可控電抗器與變壓器的一體化鐵芯結(jié)構(gòu)，從本體結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了兩者的組合。研究分析了變壓器可靠性問題，在分析現(xiàn)有解決方案的基礎(chǔ)上提出將N+I冗余技術(shù)應(yīng)用到變壓器模塊化組合的設(shè)計中，并進(jìn)一步研究了N+I冗余模塊化組合對于變壓器模塊技術(shù)參數(shù)的要求及如何判斷變壓器模塊之間的技術(shù)優(yōu)劣。
　　其次，詳細(xì)研

4、究本文提出的磁閥式電抗器與變壓器一體化結(jié)構(gòu)的磁路。通過對獨(dú)立的磁閥式可控電抗器的磁路進(jìn)行分析，得到其磁通動態(tài)變化方程，以便進(jìn)一步分析電抗器磁通對變壓器工作的影響;基于組合電器變壓功能的正常實(shí)現(xiàn)，通過分析組合結(jié)構(gòu)中共用鐵芯柱的磁通變化，給出了考慮磁通疊加時變壓器的設(shè)計方案。然后，從組合電器的整體配合角度出發(fā)，探討了實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)目刂品椒ㄒ约敖?jīng)濟(jì)運(yùn)行的投切策略;通過對N+I冗余模塊化組合系統(tǒng)的可靠性分析以及與其它方式的比較，證明了組合電器的

5、模式能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高自身可靠性;結(jié)合已經(jīng)確定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制策略，計算分析組合電器的運(yùn)行節(jié)能效果，并探討了組合電器的系統(tǒng)成本，證明智能組合電器在建設(shè)與運(yùn)行兩方面都存在明顯的優(yōu)勢。
　　最后，根據(jù)對組合電器功能與特性的一系列分析，對智能組合電器的控制器進(jìn)行整體設(shè)計。從補(bǔ)償電抗器部分的無功調(diào)節(jié)和變壓器模塊的經(jīng)濟(jì)投切兩個方面考慮，設(shè)置了相應(yīng)的控制功能，形成了關(guān)于這兩個方面的軟件流程，并分析了獲取晶閘管觸發(fā)角的算法，同時設(shè)計了組合模塊投