【摘 要】
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近年来,我国城市变电站中的接地变压器,在运行中频繁出现了地电流入侵现象。由此引发的变压器振动、发热、间断性噪声等问题,不仅对电力系统的正常稳定运行造成威胁,而且对周围居民的正常生产生活造成严重影响。在实际现场中发现,我国正大力建设的轨道交通线路附近变电站中,地电流侵入现象颇为频繁,其规律与成因有待分析。因此,对地电流的成因、成分,进入电网后的流通特性及其抑制策略开展研究,将有助于提高城市变电站运行
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近年来,我国城市变电站中的接地变压器,在运行中频繁出现了地电流入侵现象。由此引发的变压器振动、发热、间断性噪声等问题,不仅对电力系统的正常稳定运行造成威胁,而且对周围居民的正常生产生活造成严重影响。在实际现场中发现,我国正大力建设的轨道交通线路附近变电站中,地电流侵入现象颇为频繁,其规律与成因有待分析。因此,对地电流的成因、成分,进入电网后的流通特性及其抑制策略开展研究,将有助于提高城市变电站运行的安全可靠性;有助于开展地电流预防性措施,减少由地电流带来的变压器和其他电力设备的异常工况。本文以轨道交通地电流特性为研究对象,具体内容如下:首先,本文构建了城市变电站中性点电流测量系统。通过站点实测数据,对分别开展24h测量和多点测量的G、W两市变电站中性点电流进行分析,研究接地变压器中性点电流的变化规律。研究中发现,轨道交通附近的变电站中性点电流变化情况与轨道交通线路的运行情况存在紧密联系。在此基础上,对地电流中各次谐波成分产生的多种可能原因进行理论分析。然后,本文研究了地电流中谐波在电网中流通的特性。在轨道交通谐波地电流成分的基础上,对经由变压器中性点侵入电网的谐波电流流通特性开展分析和研究。进行了谐波地电流经变压器传递的公式推导,搭建了基于实际变压器参数、线路参数的仿真模型。并研究了谐波次数、变压器类型、线路长度、末端负荷对谐波地电流流通的影响。继而对谐波地电流在输电线路上的传播进行了理论推导,以220k V架空输电线路为例进行仿真分析。在对线路处于极端情况(末端对谐波开路、短路)的研究中,发现谐波地电流会在沿线出现较大的电压、电流放大现象,可能影响电力系统的正常运行。最后,本文研究了轨道交通地电流的抑制策略。通过对现有的地电流抑制方式和用于其他领域谐波抑制方法的讨论,提出新型抑制方案。针对实际现场中,流入变压器中性点的地电流复杂多变的特点,分别提出基于无源和并联有源的地电流抑制方案,可运用于不同的地电流抑制场景中。对这两种方案,分别进行参数计算、控制策略设计,以及在实际现场中的应用设计。并分别在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了这两种谐波抑制方案的有效性。
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