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环氧固封式大容量高频变压器温度-应力场分布与优化

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高电压技术 2024年第9期50卷 3978-3987页

作者：李卫国陈镔浩赵国亮乔光尧靳艳娇徐云飞先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209

环氧固封式高频变压器采用环氧材料实现设备整体绝缘,可大幅降低设备体积,有效提高功率密度。大容量高频变压器内部温度分布不均,环氧树脂热应力分布集中致使整机开裂,导致绝缘失效。文中以10 kV高压大容量环氧固封式高频变压器为研究对... 详细信息

环氧固封式高频变压器采用环氧材料实现设备整体绝缘,可大幅降低设备体积,有效提高功率密度。大容量高频变压器内部温度分布不均,环氧树脂热应力分布集中致使整机开裂,导致绝缘失效。文中以10 kV高压大容量环氧固封式高频变压器为研究对象,建立了温度仿真模型和应力计算模型;获得了在额定运行工况下高频变压器热应力分布,其热应力主要集中在铁芯和绕组之间的环氧层;提出了降低局部热应力方法:通过材料改性提升环氧树脂导热系数降低高频变压器热点温度,可降低铁芯和绕组之间环氧树脂应力,安全系数由0.965提高至1.035;通过添加玻璃纤维增强材料和应力缓冲层双重措施,可大幅度降低应力集中区域材料弹性模量,降低内部最大应力,安全系数由1.035提高至2.691。研制了10 kV/200 kVA样机,通过–30~120℃高低温冲击试验,验证了其抗开裂性能和降低热应力方法的有效性。

关键词：高频变压器环氧树脂应力分布弹性模量高低温冲击

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大规模新能源消纳用高频变压器及其铁芯材料发展现状与前景

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高电压技术 2024年第9期50卷 3965-3977页

作者：韩钰杨富尧刘洋王聪高洁孙浩刘成宇先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209

高频变压器是实现大规模新能源消纳和交直流混合配网柔性互联的关键装备,提升其容量对于促进更多风、光等新能源入网、构建新型电力系统具有重要意义。高频变压器容量、功率密度等性能参数主要与铁芯材料及其磁性元件有关。目前,高频变... 详细信息

高频变压器是实现大规模新能源消纳和交直流混合配网柔性互联的关键装备,提升其容量对于促进更多风、光等新能源入网、构建新型电力系统具有重要意义。高频变压器容量、功率密度等性能参数主要与铁芯材料及其磁性元件有关。目前,高频变压器常用铁芯材料以软磁铁氧体和纳米晶合金为主。文中首先回顾了软磁铁氧体和纳米晶合金的发展进程,根据两种软磁材料基本性能参数对比分析结果,阐述了纳米晶合金高饱和磁感应强度、低磁致伸缩系数、高磁导率的高频性能优势。其次介绍了两种软磁元件的研究进展,结合元件尺寸、质量、带材宽度等对高频变压器容量的影响,分析了纳米晶铁芯在提升高频变压器容量方面的性能优越性。最后从材料、磁性元件、变压器3个方面总结了大容量高频变压器的发展和需求,指出了目前宽幅超薄纳米晶材料开发、大容量磁性元件制备、MVA级高频变压器设计及制造关键技术等方面面临的挑战。

关键词：高频变压器新能源消纳纳米晶合金软磁铁氧体磁性元件

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可控换相换流器耗能模式工作原理及电气建模

高电压技术 2024年第7期50卷 2784-2793,I0002页

作者：张静高冲杨俊汤广福王成昊盛财旺先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102218 怀柔实验室北京101400

可控换相换流器(controllableline-commutedconverter,CLCC)具备可控关断能力,能够消除交流系统单相接地引起的换相失败故障,但是故障期间,直流传输功率仍会下降;为此,提出了CLCC主避雷器和V13子阀避雷器充当耗能电阻的耗能模式工作原理... 详细信息

可控换相换流器(controllableline-commutedconverter,CLCC)具备可控关断能力,能够消除交流系统单相接地引起的换相失败故障,但是故障期间,直流传输功率仍会下降;为此,提出了CLCC主避雷器和V13子阀避雷器充当耗能电阻的耗能模式工作原理,建立了阀避雷器非线性时变电压源模型,求解了耗能模式下CLCC工作电路电气方程,确定了V13子阀避雷器残压值和阀提前关断时间对耗能功率的影响规律,搭建了包含维持系统传输功率为恒定值的闭环控制策略直流系统仿真模型,证明了CLCC在发挥换流作用的同时充当直流耗能装置,逆变站交流系统无法消纳的功率可由CLCC消耗掉,系统的直流功率将不会发生波动,可以把逆变站交流系统单相接地故障对直流系统的冲击降至最小。

关键词：直流输电可控换相换相失败耗能模式阀避雷器时变电压源模型

基于电机群分类聚合的配电台区功率调节特性及主动调压方法研究

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电力系统保护与控制 2023年第14期51卷 1-10页

作者：王翔袁佩娥陈国富慕小斌刘壮壮戴凤娇先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209

随着新能源渗透率的不断提高,配电网主动调压成为维持系统稳定的重要手段。为研究当今负荷多样化配电台区的主动调压方法,首先研究了电机负载类型、负载率存在差异时的电压-功率调节特性,揭示了电机功率受带载情况影响的原因。提出了一... 详细信息

随着新能源渗透率的不断提高,配电网主动调压成为维持系统稳定的重要手段。为研究当今负荷多样化配电台区的主动调压方法,首先研究了电机负载类型、负载率存在差异时的电压-功率调节特性,揭示了电机功率受带载情况影响的原因。提出了一种基于负载类型与负载率的台区电机分类方法,并建立了台区电机群分类聚合模型,能够有效降低模型复杂度。其次采用分类聚合模型研究了配电台区整体电压-功率调节特性,计及了静态、动态和电力电子等不同负荷类型及占比的多因素影响,并以实际农、商两典型行业为特例进行仿真分析。最后提出了配电台区主动调压方法。针对系统无功充足或无功不足两种情形以及台区主要负荷类型,调节电压使消耗有功或无功达到最小,实现系统经济运行。

关键词：电动机聚合模型负荷类型主动调压配电台区

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高压直流换流阀阻尼电容全工况试验方法研究

高电压技术 2023年第12期49卷 5126-5132页

作者：欧阳文敏李骏高冲王高勇先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209 国网上海市电力公司上海201700

阻尼电容是直流换流阀的重要组成部件,起着抑制晶闸管关断过电压和提供晶闸管控制单元能量等作用,其运行可靠性决定着换流阀的安全稳定运行,需要对其全工况下运行性能进行考核,而电压、电流及其变化率峰值的复现是关键。为此,提出了一... 详细信息

阻尼电容是直流换流阀的重要组成部件,起着抑制晶闸管关断过电压和提供晶闸管控制单元能量等作用,其运行可靠性决定着换流阀的安全稳定运行,需要对其全工况下运行性能进行考核,而电压、电流及其变化率峰值的复现是关键。为此,提出了一种基于全桥子模块级联的电路拓扑及其控制方法,实现了输出电压波形可实时控制,仿真验证了整流、逆变和90°暂态运行工况下阻尼电容电气应力。基于所提出的电路拓扑,研制了波形可编程控制电压源,试验复现了整流、逆变和90°暂态运行工况下阻尼电容电气应力。提出的试验方法和研制的试验平台能验证直流换流阀阻尼电容全工况下的长期运行可靠性,为换流阀安全稳定运行提供了支撑,同时还可验证其它应用场景下的电容全工况下的长期运行可靠性。

关键词：直流输电换流阀晶闸管阻尼电容全工况试验

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新型可控电网换相换流器拓扑及其控制方法

中国电机工程学报 2023年第5期43卷 1940-1949页

作者：高冲贺之渊杨俊盛财旺张静王蒲瑞先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102200

为保持传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)低损耗、高可靠性和经济性等优点的同时,又避免换相失败故障风险,提出一种新型具有可控关断能力的电网换相换流器(controllable line commutated converter,CLCC)拓扑结构。该... 详细信息

为保持传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)低损耗、高可靠性和经济性等优点的同时,又避免换相失败故障风险,提出一种新型具有可控关断能力的电网换相换流器(controllable line commutated converter,CLCC)拓扑结构。该拓扑基于全控和半控器件混联的设计思路,首先通过全控型器件转移电流,等待晶闸管关断能力恢复后,再利用全控器件关断电流以快速完成桥臂间换相。可控电网换相换流器主要包括常规换流和可控换流2种运行模式,研究不同运行模式下换流器的工作原理及换流器内部控制策略。通过搭建特高压直流输电系统仿真模型,分析可控电网换相换流器的暂、稳态和典型故障态运行特性。仿真结果表明,在发生交流故障时,可控电网换相换流器可以主动关断桥臂电流实现强迫换相,同时提供一定的无功支撑,解决多馈入直流系统换相失败问题,有利于提高电网安全稳定运行水平,提升多直流馈入受端电网电力接纳能力。

关键词：高压直流输电可控电网换相换流器可控关断换相失败

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可控有源振荡直流断路器设计与试验

中国电机工程学报 2023年第18期43卷 7215-7222页

作者：刘远贺之渊张升周万迪高冲李弸智先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102209 大功率电力电子北京市重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102200

直流输配电网为大规模高比例可再生能源并网和大容量远距离电能传输等难题提供了解决方案,是构建以可再生能源为主体的新型电力系统重要发展方向。直流断路器可快速开断故障电流、有效隔离故障,是保证直流输配电网可靠运行的关键设备之... 详细信息

直流输配电网为大规模高比例可再生能源并网和大容量远距离电能传输等难题提供了解决方案,是构建以可再生能源为主体的新型电力系统重要发展方向。直流断路器可快速开断故障电流、有效隔离故障,是保证直流输配电网可靠运行的关键设备之一。但是目前直流断路器仍存在开断电流能力受限、价格昂贵等问题。文中针对可控有源振荡新型直流断路器拓扑,阐述其拓扑构成与开断、关合原理,完成参数设计数学解析及影响规律分析。开发出10kV可控有源振荡直流断路器样机,开展额定电流及故障电流双向电流开断试验,验证所提拓扑设计正确性和工程应用可行性。

关键词：直流系统直流断路器可控有源振荡样机开发开断试验

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可控换相换流器研制及其工程应用

电力系统自动化 2024年第19期48卷 181-191页

作者：贺之渊高冲叶洪波杨俊王成昊盛财旺先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市102209 大功率电力电子北京市重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市102209 国网上海市电力公司上海市200122

可控换相换流器是针对常规直流输电换流阀换相失败问题而提出的一种新型直流换流装备,并于2023年6月在±500 kV/1200 MW葛洲坝—上海南桥高压直流输电系统改造工程(简称“葛南直流改造工程”)中投入使用。文中首先阐述了可控换相换流器... 详细信息

可控换相换流器是针对常规直流输电换流阀换相失败问题而提出的一种新型直流换流装备,并于2023年6月在±500 kV/1200 MW葛洲坝—上海南桥高压直流输电系统改造工程(简称“葛南直流改造工程”)中投入使用。文中首先阐述了可控换相换流器的技术需求与技术原理,对其技术经济性进行了分析。然后,结合葛南直流改造工程的实施,介绍了可控换相换流器研制、试验及应用情况,提出了可控换相换流器电气参数、结构设计方案、型式试验方案,并结合现场录波介绍了工程调试过程中的低压加压、空载加压、人工短路等关键试验项目和试验结果,以及换流器投运后的运行情况,根据历次交流故障事件现场录波具体分析了换流器动作时序的正确性。最后,对可控换相换流器在特高压直流输电工程、省域交流联络线改造等场景下的应用前景进行了分析,为后续可控换相换流器的进一步推广应用提供参考。

关键词：高压直流输电换相换流器换相失败

STATCOM响应速度对电网电压的影响和对策

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电源学报 2024年

作者：戴朝波赵国亮于弘洋杨志昌先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)

针对电网电压变化较快时静止同步补偿器（STATCOM）响应速度慢导致所提供的无功功率助增并网点过电压的问题，提出助增过电压的通用判据及技术指标，通过基于电压基波幅值的简化分析得到STATCOM响应速度慢导致的助增过电压严重程度及对... 详细信息

针对电网电压变化较快时静止同步补偿器（STATCOM）响应速度慢导致所提供的无功功率助增并网点过电压的问题，提出助增过电压的通用判据及技术指标，通过基于电压基波幅值的简化分析得到STATCOM响应速度慢导致的助增过电压严重程度及对交流电压值的定量计算要求，提出了基于二阶广义积分器(SOGI)的电压快速算法及其配合策略，应用来自实际工程STATCOM主电路拓扑和控制策略，简单的电网戴维宁等效电路和复杂的直流标准测试系统的数字仿真结果都表明可以解决助增过电压问题。

关键词：静止同步补偿器静止无功发生器二阶广义积分器动态无功补偿