tctgcsr功率调节对控制绕组零序过流保护的影响

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1、第４０卷第１５期２０１６年８月１０日Vol．４０No．１５Aug．１０,２０１６DOI:１０．７５００/AEPS２０１５１１０９００１TCTＧCSR功率调节对控制绕组零序过流保护的影响张芬芬,郑涛,刘连光(新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京市１０２２０６)摘要:晶闸管控制变压器式可控并联电抗器(TCTＧCSR)具有功率大范围平滑可调、响应速度快等优势,在超/特高压电网中具有良好的应用前景.以TCTＧCSR低压物理模型为研究对象,针对TCTＧCSR功率快速大幅度调节对本体保护的影响开展研究.根据TCTＧCSR结构及原理建立了其

2、稳态运行及功率调节过程的简化数学模型,研究了TCTＧCSR功率调节的暂态特性及其对TCTＧCSR控制绕组零序过流保护的影响,仿真计算确定了与TCTＧCSR功率调节范围对应的控制绕组基波零序电流峰值和暂态持续时间两项指标.在此基础上,提出通过适当增大控制绕组电阻的方法防止本体保护误动,经过大量仿真试验的对比分析,研究确定了电阻阻值的取值范围及其防误动的效果,为TCTＧCSR本体参数的设计改进提供了重要参考.关键词:可控并联电抗器(CSR);功率调节;暂态特性;零序过流保护;抑制措施０引言TCTＧCSR配置的保护须考虑功率调节暂态过程的影响.

3、采用电抗器补偿输配电系统长线路的容性无功[１２]TCTＧCSR本体采用高漏抗变压器,其控制是常用方法.超/特高压输电线路的容性充电功率绕组匝间故障率较高且检测难度大.目前的研究表大、无功潮流变化幅度大,以及有限的绝缘裕度给电明,采用控制绕组零序过流保护和纵联电流差动保抗器的无功调节、过电压抑制提出了较高的要求,固护(有的文献也称为大差动保护)构成“或门”逻辑的[１]定电抗器已难以满足大电网容性无功的需要.此主保护方案可灵敏应对TCTＧCSR控制绕组匝间故外,交流电网对新能源的大规模吸纳、全球能源互联[１３]障.由于超/特高压电网三相潮流变

4、化范围大,战略的提出,以及电力电子技术的发展对可控并联TCTＧCSR在生产、制造上的参数差异难以避免,电抗器这类电网大容量无功自动调节设备的开发和[２Ｇ４]TCTＧCSR大范围功率调控是否会导致零序过流保应用提供了广阔的空间.其中,晶闸管控制变压护误动是亟须研究的问题.传统的通过提高保护定器式可控并联电抗器(TCTＧCSR)兼具磁控式可控[５]值或增大动作延时的方法虽然可躲过功率大范围调电抗器输出功率平滑可调和分级式可控电抗器响[６]控暂态过程的影响,但可能会造成控制绕组匝间短应速度快等优点,是未来超/特高压电网并联电抗[７]路时零序过流

5、保护灵敏度降低甚至拒动,危及设备器技术可能的发展方向.安全.因此,本文以TCTＧCSR低压物理模型为研采用可控并联电抗器补偿长线路容性无功的目究对象,重点研究TCTＧCSR功率调节暂态特性,以的是为有效限制系统可能出现的工频过电压、操作[８Ｇ１０]及暂态过程对零序过流保护的影响,并提出相应的过电压以及故障后的潜供电流,要求在系统过解决方案.电压或线路故障发生后电抗器能实现无功功率的快[１１]TCTＧCSR是一种新型可控并联电抗器,目前速调节控制.TCTＧCSR吸收感性无功功率的调尚未在超/特高压工程应用,本文作为前瞻性研究,节控制是通过改

6、变控制绕组晶闸管的触发角来实现以３５kV的TCTＧCSR低压物理模型为研究对象,的,考虑到三相控制系统的误差,以及功率调控暂态对后续TCTＧCSR在超/特高压交流输电示范工程过程中控制绕组运行状态可能出现的三相不对称,中的应用具有一定的参考价值.收稿日期:２０１５Ｇ１１Ｇ０９;修回日期:２０１６Ｇ０４Ｇ２６.１TCTＧCSR简化数学模型上网日期:２０１６Ｇ０６Ｇ２０.国家重点基础研究发展计划(９７３计划)资助项目１．１本体结构(２０１２CB２０１５２００).三相TCTＧCSR本体结构如图１所示,在结构１２６张芬芬,等TCTＧCSR功率调节

7、对控制绕组零序过流保护的影响上与三绕组变压器有类似之处,本体绕组包括网侧us为系统电压;uc为电容电压,R为系统电阻;L１绕组、控制绕组和补偿绕组.其网侧绕组连接高压为系统电感Ls与TCTＧCSR网侧绕组漏感L１′之输电线路,三相星形连接,末端经中性点小电抗接和;L２为控制绕组漏感;C为补偿绕组滤波支路等地.控制绕组通过反并联的晶闸管阀组构成相控式效电容.交流调压电路[１４]以实现其吸收无功功率的调节控RLA1LA2A制,具体是通过调节晶闸管触发角α,改变一个周期UARBLB1LB2内控制绕组电流的平均值,从而平滑地调节电抗器UBLRCL

8、C1C2所补偿无功的大小.UCCACBCC544(a)1/>44RL1L2+44i1uci2Cus$"CO(b),1+C图２TCTＧCSR简化电路模型及其单相等值电路图１三