感应滤波型直流输电系统运行特性研究

感应滤波技术通过实现阀侧两个绕组间的谐波磁势平衡将负载特征谐波抑制于换流变压器的阀侧,换流变压器的绕组结构及滤波器的接入点与传统方案存在差异,因此感应滤波器的接入必须会给直流输电系统产生一定的影响。以CIGRE直流输电标准测试系统仿真模型为参考,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序中,建立了基于感应滤波技术的新型直流输电测试系统仿真模型,并对两种测试系统的稳态和典型故障运行特性进行了对比研究,重点分析了感应滤波对新型直流输电系统运行特性的影响;仿真结果表明感应滤波可明显减少交、直流侧电流的谐波含量,且具有较好的故障恢复能力。     

新型直流输电系统中感应滤波技术的影响

新型直流输电系统中感应滤波技术解决了传统直流输电系统只能在网侧滤波的问题,势必对直流输电系统产生重大影响,为此进行了详细研究.简要介绍了直流输电系统换流站的接线方案及感应滤波技术的机理.并在此基础上理论分析得到,新型直流输电系统相对于传统直流输电系统,进入换流变压器网侧绕组的谐波大大减小,换流变压器的振动速度大幅下降,换相角大幅减小.最后,实验验证了理论分析的正确性,表明新型系统具有全面取代传统系统的可能性.     

感应滤波对新型换流变压器短路电抗的影响

针对感应滤波技术是否影响新型换流变压器短路电抗的问题,简要介绍了直流输电系统的接线方案及感应滤波技术的基本原理,并论述了换流变压器短路电抗在直流输电系统短路故障中的作用,推导出判断换流变压器短路电抗变化的方法。在此基础上,通过理论计算和仿真计算,研究滤波前后换流变压器短路电抗的变化情况。结果表明,感应滤波技术对新型换流变压器短路电抗的影响非常小,可以忽略不计。感应滤波既能改善换相特性,又不会恶化短路特性,克服了传统直流输电系统两者不可兼顾的缺点,说明新型换流变压器应用于直流输电系统具有独特优势。     

基于新型换流变压器的直流输电系统改善换相的机理

基于新型换流变压器的直流输电系统在换流变压器阀侧滤除主要特征谐波,势必会对系统换相特性产生一定的影响。探讨了逆变器换相失败的根本原因,分别建立直流输电系统采用传统换流变压器与新型换流变压器时阀侧线电压的数学模型。在此基础上,分析未接入滤波器和接入滤波器时变压器漏抗及耦合电抗对逆变器换相的影响。结果表明,通过滤波,基于新型换流变压器与基于传统换流变压器的直流输电系统均能消除耦合电抗的不良影响,但前者可大大削弱变压器漏抗的消极作用,后者没有任何削弱,说明基于新型换流变压器的直流输电系统在改善换相方面具有独特的优越性。实验证实了数学模型及理论分析的正确性。     

一种改进型感应滤波高压直流输电系统及其谐波传递特性分析

提出了一种具有特殊接线方案的改进型感应滤波高压直流输电系统,其2个换流变压器的公共绕组并联后接1套全调谐感应滤波器组,且滤波器组中不含有5、7次滤波器,仅为11、13次双调谐滤波器,大幅减少了滤波器和开关等设备的投入。分析了改进型感应滤波高压直流输电系统的谐波传递特性,分析结果表明此系统同样能够有效地将谐波电流屏蔽于换流变压器的阀侧绕组,减小网侧绕组的谐波电流。最后对一背靠背的12脉波改进型感应滤波直流输电系统试验平台进行试验测试,测试结果验证了理论分析的正确性,说明了改进型感应滤波直流输电系统的可行性。     

新型直流输电系统典型扰动暂态响应特性

采用新型换流变压器及其感应滤波技术的直流输电系统在拓扑电路结构上不同于现有任何形式的直流输电联结方式。文中基于CIGRE直流输电标准测试系统模型及其主电路参数,根据新型换流变压器及其感应滤波系统的技术特点,设计了一套与标准测试系统主电路参数相一致的新型直流输电模型测试系统,并对新系统和传统系统在实际工程中所可能遭受到的各种典型扰动及其暂态响应特性进行了详细的仿真计算。仿真结果表明,采用直流输电标准控制模式的新型直流输电系统进一步提升了对直流输送功率的调节裕度,具有较好的暂态稳定性,在遭受各种典型扰动时均能够稳定、充裕地运行。     

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置

提出一种利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式,描述了该滤波方式的原理、接线及实现特点.通过对一具体的整流侧采用新型换流变压器、逆变侧采用传统换流变压器的直流输电系统滤波与无功补偿装置的综合设计与仿真实验,对比分析新型滤波方式与传统无源、有源滤波方式在滤波器设计难易程度、滤波效果、对换流变压器及交直流系统影响上的差异.算例结果与仿真分析表明:新型滤波方式开发了变压器的滤波潜能,采用无源滤波的相似设备达到了有源滤波的相似效果,大大降低了谐波与无功对换流变压器的不良影响,改善了换流桥交流阀侧的电压与电流波形,在直流输电系统各个方面均体现出其独特的优越性.     

直流输电谐波不稳定抑制新方法

针对传统直流输电系统中谐波不稳定现象,研究了一种新型换流变压器及其滤波系统。其阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍数次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器零阻抗设计,在阀侧实现谐波抑制兼无功补偿功能。对拟建立的直流输电开发研究平台在设计参数的基础上,进行了计算机仿真研究,仿真结果表明:新型换流变压器及其滤波系统可大幅降低交流网侧中2、3次非特征谐波与11、13次特征谐波电流含量,很好地抑制直流输电系统的谐波不稳定,同时新系统中的滤波器阻抗在基频下呈容性,其对换流器可进行无功功率补偿,改善了系统的动态稳定性。     

新型直流输电系统阀侧绕组无功补偿特性分析

提出了一种新的采用新型换流变压器的直流输电系统结构,并相应分析了其拓扑结构的特点,重点论述了新型换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼功补装置时,其所体现出的无功补偿度对新型直流输电系统运行的影响。通过统计不同无功补偿度情形下新型换流变压器换相电抗的变化规律,得到了与之相关的换相角、极对地直流电压及换流器的无功功率特性变化曲线,并相应地分析了采用新型换流变压器的直流输电新系统受阀侧绕组无功补偿度影响的运行特性,验证了采用新型换流变压器的新系统在结构与运行性能上所具有的优越性。     

新型换流变压器的谐波电流分析与计算

介绍了一种新型换流变压器,利用新型换流变压器绕组接线的特点,提出了一种全新的滤波和无功补偿方案。简要分析了新型换流变压器谐波屏蔽原理。针对高压直流输电系统中谐波分布的特点,对基于新型换流变压器的直流输电系统中绕组及滤波支路谐波电流进行了详细的分析计算,通过对比仿真结果,表明了谐波电流理论分析计算的正确性,为新型换流变压器绕组线规的选择及滤波器参数设计提供了科学数据。     

DC Side Harmonic Measurement of ±500kV Converter Station

Abstract

There are various nonlinear components in the HVDC transmission system to cause harmonic generation and the converter station is the main harmonic source of the HVDC transmission system. Harmonics have varying degrees of impact and hazards on various electrical equipment, power lines and communication systems. Therefore, a reasonable analysis of the harmonic characteristics of the converter station is of great significance for the research and development of HVDC transmission technology. In this paper, the ±500kV converter station in Yunnan is taken as the research object. The Fourier analysis method is used to analyze the DC side harmonics of the converter station. And the Narda electric field measuring instrument is used for harmonic measurement. Proposing the suppression method of each harmonic is based on the DC side harmonic measurement results. 12/24/36 three-tuned filter are used to filter out characteristic harmonics. It has the advantages of small installation capacity and low fundamental wave loss while ensuring the filtering effect. And using the single-tuned filter to filter 2/3/6/11 harmonic orders unless the characteristic harmonics which structure is simple.     

基于感应滤波的大功率整流系统原理分析及综合节能设计

针对现有大功率工业晶闸管整流系统谐波污染严重和损耗大的现状,提出了一种基于感应滤波的新型绿色节能直流供电系统。该直流系统以新型整流变压器为核心,通过滤波绕组及外接LC全调谐支路构成谐波抑制回路,实现就近的谐波抑制和无功功率补偿。不同于传统的无源和有源滤波技术,该滤波方案能大大降低变压器铁心的谐波磁通,具有良好的滤波和节能效果。本文在滤波原理分析的基础上,从综合节能的角度,在系统及其关键部件的节能设计、谐波就近抑制节能以及无功功率就近补偿节能三个方面对新型直流供电系统的节能进行综合设计和分析。工程实例证明了其具有良好的谐波抑制和节能效果。     

电解铝用高效感应滤波整流供电系统分析

电解铝整流供电系统会产生大量的谐波与无功,不仅造成严重的电能质量问题,同时影响系统的运行效率。针对电解铝整流供电系统供电电压高、容量超大、整流变压器阀侧绕组电压低电流超大等特点,提出了一种适用于电解铝的新型感应滤波整流供电系统。相比传统整流供电系统,新系统在改善电能质量的同时,能够有效地缩短谐波及无功的流通路径,从而达到节能降耗的目的。新系统具有特殊的拓扑结构,并且为实现感应滤波技术,整流变压器的滤波绕组等值漏阻抗设计为零。理论分析了新系统的谐波传递特性和无功补偿特性。给出了样机试验分析,测试结果验证了理论分析的正确性,说明新型电解铝整流供电系统在谐波抑制、无功补偿以及节能等方面所具有的优势。     

A New Converter Transformer and a Corresponding Inductive Filtering Method for HVDC Transmission System

A new converter transformer and an inductive filtering method are presented to solve the existing problems of the traditional converter transformer and the passive filtering method of the high-voltage direct current (HVDC) system. It adopts the ampere-turn balance of the transformer as the filtering mechanism. A tap at the linking point of the prolonged winding and the common winding of the secondary windings is connected with the LC resonance circuit. It can realize the goal that once theharmonic current flowsinto the prolonged winding, the common winding will induct the opposite harmonic current to balance it by the zero impedance design of the common winding and the proper configuration of LC parameters, so there will be no inductive harmonic current in the primary winding. Moreover, the reactive power that the converter needs can be partly compensated in the secondary winding. Simulation results have verified the correctness of the theoretical analysis. The new converter transformer can greatly reduce the harmonic content in the primary winding, loss, and noise generated by harmonics in the transformer, and the difficulty of the transformer's insulation design.     

节能滤波型变压器及其整流系统关键问题研究

提出了一种基于感应滤波技术的节能滤波型整流变压器及其12脉波整流系统,重点解决现有整流变压器及其系统谐波污染严重、损耗大及效率核算困难等难题。该整流变压器负载绕组采用Y/△结构以抑制5、7次特征谐波,通过滤波绕组及其感应滤波装置对11、13次谐波进行治理与隔离。基于现有的感应滤波技术及其实现条件,新型整流系统谐波抑制效果优良,并可极大降低变压器铁芯的谐波磁通,具有节能的效果。在方案介绍的基础上,重点对新型整流系统的感应滤波技术、效率核算及无功补偿引起的谐波放大等关键技术问题进行分析与研究。仿真结果表明其相关技术问题可以有效解决,且谐波抑制和节能效果良好。     

新型直流输电系统故障恢复特性

为了解不同无功补偿方式对交流系统强度的不同影响度,提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,其结构特点在于换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼无功补偿装置,有效的将谐波抑制于阀侧并部分的补偿换流器所消耗的无功功率,在此基础上建立了一种新型的直流输电系统。对新系统和目前广泛使用的无功补偿设备在HVDC故障恢复过程中作用的仿真分析结果表明,新型换流变压器能够增强交流系统,故障切除后HVDC可以较快的恢复,提高了输电系统运行的安全稳定性。     

电压源换流器型直流输电技术综述

电压源换流器型直流输电采用可关断电力电子器件和PWM技术,是新一代直流输电技术,它能弥补传统直流输电的部分缺陷,其发展十分迅速。为了进一步推动电压源换流器型直流输电在电力系统中的研究和应用,结合ABB公司几个典型应用工程,在详细介绍电压源换流器型直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势的基础上,对电压源换流器的拓扑结构、控制与保护策略、开关调制方式等技术问题的国内外研究现状进行了评述。分析表明:在工程应用中,通常从优化系统运行、可靠性、安全性和经济性等角度出发,选择结构简单的电压源换流器主回路结构,并采用能降低开关损耗的开关调制方式。最后就我国开发电压源换流器型直流输电技术提出了需要重点研究的几个关键领域。     

高电缆化率对直流受端输电网谐波传递特性的影响

电缆线路占比增加将使直流受端输电网谐波传递特性发生改变。首先提出了电缆化率的概念,并推导出准确计及电缆化率的输电线路谐波模型,继而建立了计及电缆化率的交直流谐波经直流逆变站出线传递的谐波电压传递系数模型。最后,以上海宜华直流输电工程为例详细分析了在不同直流逆变站出线方式下电缆化率对直流受端输电网谐波相互传递特性的影响。研究结果表明：直流系统与受端输电网谐波相互传递特性受直流逆变站出线方式、线路参数、电缆化率及谐波频次制约;电缆化率增加会引起谐振频率左移,高频段谐波偏移程度更显著;所推导模型可根据线路实际参数、电缆化率定量分析谐波放大程度,作为未来受端输电网电缆线路规划及建设的重要依据。