新能源用小容量发电机出口断路器瞬态恢复电压研究

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1、新能源用小容量发电机出口断路器瞬态恢复电压研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：米宏伟指导教师：刘渝根教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年四月ResearchofTransientRecoveryVoltageofCircuitBreakerinSmallCapacityGeneratorTerminalAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMaster

2、ofEngineeringByMiHongweiSupervisedbyProf.LiuYugenMajor:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要近年来，随着国家大力提倡及发展新能源技术，大量建设以天然气、沼气、生物质等为燃料的分布式新能源发电厂，使小容量发电机组（容量≤30MW）得到了广泛的应用。国内外学者已论证了大容量发电机组出口装

3、设发电机断路器（GCB）的必要性，而对小容量发电机组出口是否也应装设GCB并没有做出深入的研究。因此本文利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了小容量发电机回路中发生失步故障及三相短路故障情况下，发电机出口断路器的瞬态恢复电压（TRV），并从TRV上升率的角度出发确定在何种条件下普通配电型断路器可以替代GCB安装在发电机出口处。为满足实际工程的需要，本文研究了降低发电机出口断路器TRV上升率的措施，推导了在三相短路故障条件下发电机出口断路器TRV计算公式，并对分布式能源发电厂内厂用电馈线断路器的瞬态恢复电压做

4、了相应的研究。本文取得的成果主要有：①当12~30MW小容量发电机回路中发生发电机出线端三相短路故障时，发电机出口断路器的瞬态恢复电压主要是由110kV系统源、变压器等电气设备的RLC串并联回路引起的，且首开相断路器的TRV上升率最大。随着发电机容量的增大，发电机出口断路器的TRV上升率也随之增大，当发电机容量为12~24MW时，TRV上升率没有超过0.34kV/μs，普通配电型断路器可以替代GCB安装在发电机出口处，而24~30MW的发电机出口处必须得安装GCB。在发电机出口断路器靠近变压器的一端增设一组三相对地电容器

5、可有效的降低断路器TRV上升率，当电容器的电容量大于0.2μF时，TRV上升率已低于0.34kV/μs。②当12~30MW小容量发电机回路中发生变压器低压侧出线端三相短路故障时，发电机出口断路器的瞬态恢复电压主要是由同步发电机的RLC串并联回路引起的，且普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30MW的发电机出口处。在发电机回路中发生变压器低压侧出线端三相短路故障及发电机出线端三相短路故障时，短路故障发生时刻的随机性及断路器开断时刻的随机性对仿真结果无影响，所得结论具有普遍适用性；利用推导的发电机出口断路器TRV计算公

6、式计算出的数值与仿真数值误差在3%以内，可以满足实际工程的需要。③当分布式能源发电厂内发生失步故障时，在不同发电机容量、不同失步角的情况下对发电机出口断路器的瞬态恢复电压进行了仿真分析，同时也研究了降低TRV上升率的措施。计算结果表明：对于12MW、15MW、18MW、20MW、22MW、30MW的小容量发电机来说，分别在发电机出口断路器靠近变压器的一端I重庆大学硕士学位论文中文摘要加装电容量为0.2μF、0.3μF、0.4μF、0.5μF、0.6μF、0.8μF的电容器时，可有效的将TRV上升率降低至0.34kV/μs

7、以下。关键词：小容量发电机，发电机出口断路器，三相短路故障，失步故障，瞬态恢复电压II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInrecentyears,ourcountryvigorouslyadvocateanddevelopnewenergytechnology,alargenumberofdistributedenergypowerstationisbuilded,thesmallcapacitygenerator（≤30MW）havebeenwidelyused.Scholarshavedemonstrat

8、edthenecessityofinstallinggeneratorcircuitbreaker(GCB)inthelargecapacitygeneratorterminal,buttheydidnotmakeindepthstudyonwhetherGCBshouldbeinstalledinsmallcapa