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无源补偿网络的设计与应用研究

发布时间:2020-09-16 08:55
   由于三相系统中不对称电流会造成诸如电力系统测量与分析方法复杂性的增加、负载中性点偏移、瞬时功率脉动等问题,使之成为当前电力系统(尤其是中、低压配电网中)面临的三大稳态干扰(谐波、无功、不对称)之一。事实证明,在负载端连接补偿装置是补偿三相电力系统不对称的有效方法。而无源补偿装置因为有着制作成本低和使用维护容易等优点,使其依然有较强的市场竞争力。在设计无源补偿网络拓扑以及参数计算时,传统的设计方法通常需要考虑负载的Δ接线或Y接线,然后再考虑是采用电感或是电容(通常是电容)进行补偿。此外,传统的设计方法通常认为电源是三相对称的,且电感或者电容的损耗也是忽略不计的。以上这些设计上的不足一定程度上限制了无源补偿网络的使用,也给无源补偿装置的发展带来了阻碍。为了能得出一个通用的无源补偿网络拓扑以及参数设计方程,文章中将负载看成一个“黑盒子”,忽略负载的拓扑而只关注其三相负载电流。在设计补偿网络时,本文充分考虑了电源电压的不对称性以及补偿网络中电感或者电容的损耗问题,设计了一个无源补偿网络的通用参数方程。在已知电源电压、负载电流、电感的品质因数和电容的损耗角正切的情况下,就可以算出补偿所需所有的电感值或电容值,并根据正负号来区分某一位置的补偿元件是电感还是电容,最后通过电感的品质因数和电容的损耗角正切来计算电感和电容的损耗电阻。在实际工况中,电源电压不是一成不变的,往往会随着时间有所波动;电感的品质因数和电容的损耗角往往也会随着时间的推移而发生变化;而负载电流在实际工况中也是不断变化的。事实上,本文将证明,负载电流的变化对补偿网络的影响要比电源电压和电感、电容的影响要大的多。为了分析电源电压、负载电流以及电感和电容的变化对补偿网络的补偿效果的影响,本文将逐个讨论这些因素对系统的功率因数、电源电流的负序和零序不对称度的影响并进行量化分析,最后对影响关系复杂的某些项作出仿真波形,以便观察分析。由于负载电流对补偿网络补偿效果的影响十分显著,本文将分析负载电流在多大的变动范围内,补偿网络依然能将电源电流控制在国标规定的范围内,最后通过实例分析负载电流允许的变化范围。
【学位单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TM761
【部分图文】:

示意图,三相四线制系统,示意图,质因数


三相四线制系统示意图

波形,电源电压,波形,负载电流


电源电压波形截图

波形,负载电流,波形,补偿网络


图 2.4 补偿前负载电流波形截图图 2.5 补偿后电源电流波形截图 2.5 可已看出,补偿前电流不对称,尤其是 A 相电流和加入补偿网络之后,A、B、C 三相幅值相等,相位三相对称,达到了补偿目标。为了能清晰地对补偿

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本文编号:2819660

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