新型固态故障限流器的仿真研究.pdf

收稿日期“ “ “ 作者简介朱允 6 7 5 ; A0 8 B; 6 ; 6 CDE F 6 0 1 0 C A20 GG G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G - “ “ 文章编号 ’ * ’ H I * 7 8 7 4 1 F 4 5 5 6 1 ; J; 5K K L 9 M 的基本原理和运行 特点,并就浙江省北仑发电厂一号机组系统中 N /高压母线进行了仿真研究-利用电力系统 仿真软件2O E PBQ9分别模拟R计算并输出了当该系统发生短路故障时,系统故障处没有采取 限流措施及应用了K K L 9 M情况下的电磁暂态过程,再对之进行仔细的比较和分析-仿真结果证 明,当系统发生短路故障时,通过K K L 9 M快速而有效的限流作用,可以很好地改善该系统的电能 质量-最后,还提供了应用的K K L 9 M中各电力电子器件的额定参数值- 关键词固态故障限流器 F 7 1X 0 Y 5 Z 7 5 F [ 6 ; 4 提 出 了 一 种 限 流 器 拓 扑 结 构T H V,该方案中反并联的门极可关断晶闸管\ E P 0 5 在正常工作时可保持导 通而将限流电感旁路S短路故障后,在短路电流尚 未上升至很大值之前,以极快速度关断\ E P,并将 限流电感插入短路回路,以实现限流的作用T V,因 而电感值越大,限流效果越好-但是该限流器的保 护电路要求有极快的响应,从而在 \ E P快速关 断R故障电流被转移到电感中的瞬间产生很大的 I ] I ,并激励出一个高频振荡-此高频振荡及高压将 对\ E P及其它设备均产生不良效应,为减轻此效 应就必须避免电感值取得过大,因而减弱了限流效 果- ’ H年,华东冶金学院提出无损耗电阻M M Z T V 0 5 的桥式限流拓扑,该拓扑由_个 [ \ ‘ E组成, 利用 X aB I J0 I 4 1 7 ; 0 6 技术,通过控制[ \ ‘ E管开关的调制频率去控制桥 式电路中的c等效电阻d T V, 且调制频率越高, c等效 电阻d值越大-短路时,该桥的调制频率必须远高于 ef才 能 使 电 路 呈 现 高 阻 值, 这 使 得 桥 中 各 [ \ ‘ E实际上工作在硬开关条件下, 损耗很大,且随 着调制频率的升高,开关损耗越大-同时该电路还 将产生丰富的谐波电流,其正负半波与调制电流波 形相同,如不采取任何措施,电路则不能在交流下 正常工作,显然这种限流方案也具有局限性- 万方数据 本文提及的新型固态故障限流器 “ 在 基本原理上引入的是建立在文献 M N O P Q P R J K 9调节器与其它各模型及 模块连接而成经过仿真和实际测量并加以比较 后得以实现的-图’为一号机组接入系统运行的电 气主接线-其中 B 0 0 S T负荷代表了一号发电机及 变压器单元向B 0 0 S T高压线路输送的较大容量负 荷该输电线路接于电厂与浙江兰亭变电所之间- 图’一号机组的电气主接线图 “ P U - ’ V W JG K P N K LJ Q J X M K P X N Q X H Y Y J X M P H Y Z P N U K N H [ M W J\H - ’]Y P M L M J ’ -一号发电机. A -一号主变80_ ‘ a’ ’ 9 . -交流断路器. b - B 0 0S T负荷. B - A 0 _ 0 - / b BS T励磁变. C -换流装置. c -厂用负荷 3 - 3 存在问题及解决措施 以浙江电网为例其中A A 0S T及以上电厂 的发电机的总装机容量已高达’ A ’ A - ADE预计 A 0 0 年之后随着长兴四期1嘉兴二期1秦山二期 等机组的进一步投产短路电流过大的问题会变得 逐渐突出起来成为主要的电能质量问题-在当前 的电网结构和电器设备基础上为降低短路电流 不可避免的需要实施电网分层分区运行的大型工 程.但是从另一方面看对于结构薄弱且缺乏电源 支撑或者负荷小的地区网络大量电力需要外送 对于这种情况来说如果也完全分层分区运行将 会引起电压过低和暂态稳定水平下降因而具有很 大的困难-更大的困难还在于分层分区后可能会有 一些原来是双路供电的变电站成为单路从而导致 线路重载或过载而无法满足 d e ’ ,要求- f 仿真 f - 2 g h i j kl 6仿真程序 当前应用于时域内电磁暂态8 M K N Y P J Y M H Z J 9 仿真的软件有 m DV F m DV n oV F .机电暂态 8 M N O P Q P M LH Z J 9的 仿 真 软 件 有p F o F _ m q DF rE-本仿真研究利用的是德国西门子公司 8 q m Dm \ os9开 发 的 大 型 高 级 软 件\m e V rDo 8 \m M IH K SV rK P H YDoX W P Y J H Y M K H Q 9 - AbC 中国矿业大学学报第 ’卷 万方数据 它 可 以 模 拟 电 力 系 统 几 乎 所 有 的 元 件包 括 “ 和 - 4A 7 B 7 AC 1 中看到A在故障发生时 刻起的一个半波内约E E 63 A该系统中的固态 故障限流器不仅有效而快速地将第一个短路电流 峰值限制在约C F倍实际稳态运行电流峰值A允许 此G短路H电流存在较长的时间A而且使其在过零时 刻自动关断A从而达到自动限流和无瞬态自然关断 的目的A并使得保护控制电路的响应时间较易满 足I图 1 及图“ 1 则分别说明了由于固态故障 限流器的限流作用A伴随故障发生的可能在发电机 端节点及高压母线上产生的电压骤降也得以明显 改善A尤其是大大的减轻了电压骤降对发电机端的 冲击 结论 当北仑一号机组系统中“ 母线所接负 荷发生如图C所示的三相接地短路故障时A仿真结 果确证A被该系统应用于限流的J J ’ 3 . B “ D ’ 3 . 3 hB 3 . ’ . 3 H ’ 0 ’ “ E h “ a “ * . G . D ’ 3 nmj 第j期朱允等V新型固态故障限流器的仿真研究 万方数据