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文檔簡介
1、近年來,高壓/特高壓直流輸電技術在我國廣大地區(qū)獲得迅猛發(fā)展。當高壓直流輸電系統(tǒng)以單極大地回線運行時,以及地磁暴感應電流的客觀存在,使得較大的直流電流通過大地而形成回路,對關鍵電磁設備(如電力變壓器、互感器等)造成嚴重的直流偏磁效應,從而影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與可靠運行。研究直流偏磁效應的發(fā)生與作用機理、計算方法、評估判據(jù)以及有效的抑制措施,具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。
本文結合我國在建的±660kV寧東-山東直流輸電工
2、程,特別針對半島地質(zhì)環(huán)境下的直流偏磁效應開展探索與創(chuàng)新研究,重點解決半島地質(zhì)條件下地表電位與地中直流分布的計算方法、直流偏磁對計量型及保護型電流互感器傳變特性的影響、計及直流偏磁的變壓器磁化建模理論、變壓器承受直流偏磁能力的評估準則等基礎性問題。針對任意夾角的環(huán)海洋半島地質(zhì)環(huán)境,在建立半島地質(zhì)模型的基礎上,本文研究提出了一種擴展鏡像法。該方法利用正冪變換先將三維空間的點映射至二維平面,再利用保角變換將任一角域轉化為另一空間的上半平面,據(jù)
3、此可導出半島地質(zhì)環(huán)境下的地表電位表達式,有效解決了任意夾角的半島角域地表電位以及地中直流分布的計算問題。基于山東半島電網(wǎng)的具體結構與參數(shù),計算了寧東.山東直流輸電工程單極大地回路運行時500kV及220kV交流系統(tǒng)的中性點電流,并與文獻及實測結果進行了交互比較,驗證了本文方法的正確性和有效性。進一步分析了影響半島角域電位分布的關鍵因素,以及在半島地質(zhì)條件下共用接地極的可行性。電磁式電流互感器(EMCT)的傳變特性,關系到電能計量的公平性
4、以及繼電保護裝置動作的可靠性?;陔姶抨P系方程,對直流偏磁條件下EMCT的傳變特性開展了系統(tǒng)研究。導出了直流偏磁及剩磁作用下保護型EMCT起始飽和時間的通用計算公式,并定義了補償系數(shù)來綜合表征偏磁電流與剩磁對起始飽和時間的交互影響程度;基于諧波平衡法導出了直流偏磁條件下計量型EMCT角差和比差的數(shù)學表達式,以仿真算例驗證了理論分析結果。此研究為直流偏磁環(huán)境下的繼電保護整定以及實現(xiàn)準確電能計量提供了基礎依據(jù)。鐵磁材料磁滯效應的物理機制描述
5、與準確數(shù)學表達,是保證電力變壓器等電磁裝備建模有效性的前提?;阼F磁材料的磁化物理基礎,指出了原J-A理論內(nèi)核描述中的不合理及錯誤之處,給出了正確的能量守恒方程,進而推導出J-A理論的修正表征形式,使其更加符合材料的磁化物理機制?;谛拚P偷姆抡娼Y果與材料的實測磁特性數(shù)據(jù)吻合較好,可更準確地模擬磁材料的靜態(tài)磁化物理過程,進一步完善了變壓器鐵芯的磁滯建模理論。在磁化建模基礎上,建立了計及磁滯效應和負載特性的組式變壓器等效電路模型,據(jù)此可
6、研究直流偏磁等條件下組式變壓器的電磁傳變特性。
本文就變壓器承受直流偏磁能力的評估方法開展了探索研究。結合直流偏磁時電力變壓器的輸出特性,基于電壓調(diào)整率和電壓諧波畸變率等電能質(zhì)量指標約束,提出了確定變壓器承受直流偏磁能力的有效判據(jù),指出變壓器鐵芯的飽和系數(shù)以及負荷的功率因數(shù)等,是影響變壓器直流偏磁承受能力的關鍵因素?;赪SCC三機九節(jié)點系統(tǒng)的系列仿真,驗證了理論分析結果的正確性,有關結論可用于指導變壓器的運行實踐,同時為
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