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风能发电场35kV电网中性点运行方式研究

作　者: 刘敏
导　师: 刘渝根
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 风电场 中性点接地方式 弧光接地过电压 消弧线圈 电容电流
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电力系统中性点接地方式是一个非常综合的技术问题,它与电网电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性、继电保护、电磁干扰、人身安全都有很大的关系,是电力系统实现安全与经济运行的基础之一。近几年,风电场规模日益扩大,风电所占系统容量份额逐渐增加,使得风电场向系统提供的短路电流越来越大,原有的中性点接地方式已不能满足并网型风力发电系统的要求。因此,有必要从根本上完善风电场的中性点接地方式,以进一步提高电网运行的安全性和经济性。本论文主要针对西乌旗风电场35kV电网中性点接地运行方式的选择问题进行研究。论文首先对目前国内外中压电网中性点各种接地方式的基本原理进行研究,分析不同运行方式的特点。其次建立了风速、风电机组及发电机组数学模型,其中风电机组的数学模型主要包括风轮机模型、传动机构模型和异步发电机模型。依据上述模型,以西乌旗风电场35kV电网为研究对象,应用Matlab/Simulink软件建立工频过电压和间歇性弧光过电压仿真计算模型,定量分析比较在不同中性点运行方式下系统的基本运行特性。考虑了接地点过渡电阻、中性点接地电阻以及消弧线圈容量等因素的影响,对中性点不同运行方式下电网的工频过电压水平和故障点电流大小进行仿真分析,同时也对各种接地方式下的弧光过电压作出分析。结果显示:在西乌旗风力发电场中采用消弧线圈接地方式较为理想,在采用过补偿( v = ? 15%)情况,非故障相工频过电压最大值为1.91 p.u . ,故障点电流为9.72A;非故障相间歇性弧光接地过电压最大幅值为3.12 p.u . ,故障点电流为9.89A。均在绝缘配合允许的范围内,而且故障点电流小有利于电弧的熄灭,因该方式除能减小故障点电流,使得电弧容易熄灭,还能降低故障相恢复电压的初速度,延长恢复时间,限制恢复电压的幅值,使电弧熄灭后不易重燃。结合西乌旗风电场的实际情况最终确立了选择中性点经消弧线圈的接地方式,在此基础上计算消弧线圈及相关设备的技术参数,做出合理选择,并最终实现消弧线圈接地的自动跟踪补偿。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的目的和意义  8-9
  1.2 风力发电发展概况  9-12
    1.2.1 风力发电的发展概况  9-11
    1.2.2 风力发电的优缺点  11
    1.2.3 风电场与常规能源电厂主要电气区别  11-12
  1.3 中压电网接地方式国内外现状综述  12-14
  1.4 本文主要研究内容  14-15
2 不同接地方式系统的基本运行特性  15-24
  2.1 概述  15-16
  2.2 影响选择接地方式的因素  16-18
  2.3 电网中性点主要接地方式  18-22
    2.3.1 中性点不接地运行方式  19-20
    2.3.2 中性点经消弧线圈接地运行方式  20-21
    2.3.3 中性点经电阻接地运行方式  21-22
  2.4 电网中性点主要接地方式的比较  22-23
  2.5 小结  23-24
3 风力发电场建模研究  24-34
  3.1 风电场接入系统的形式  24-25
  3.2 并网型风力发电机组  25-28
  3.3 风电场模型计算流程  28
  3.4 风力发电系统数学模型的建立  28-33
    3.4.1 风速模型  29-30
    3.4.2 风力机、传到机构模型  30-31
    3.4.3 发电机模型  31-33
    3.4.4 多台风力发电机的等值数学模型  33
  3.5 小结  33-34
4 基于Matlab 的风电场动态模型建立及仿真研究  34-60
  4.1 仿真工具的介绍  34-35
  4.2 风电场动态模型的建立  35-42
    4.2.1 输电线路模型和实现  35-36
    4.2.2 接地故障的建模和实现  36-38
    4.2.3 系统集成模型  38-42
  4.3 单相接地引起的工频过电压仿真研究  42-49
    4.3.1 中性点不接地的过电压  43-45
    4.3.2 中性点经电阻接地的过电压  45-47
    4.3.3 中性点经消弧线圈接地的过电压  47-49
  4.4 间歇性电弧过电压仿真研究  49-59
    4.4.1 间歇性电弧过电压产生的原理  49-53
    4.4.2 工频熄弧理论的过电压分析  53-59
  4.5 小结  59-60
5 中性点经消弧线圈接地的相关问题研究  60-67
  5.1 消弧线圈的选择  60-63
    5.1.1 消弧线圈的调谐原则  62
    5.1.2 消弧线圈的容量选择  62-63
  5.2 接地变压器的选择  63-64
    5.2.1 接地变压器类型选择  63-64
    5.2.2 接地变压器容量选择  64
  5.3 保护配合问题  64-66
  5.4 本章小结  66-67
6 结论  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录：  73
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  73
  B. 作者在攻读学位期间参加的主要科研成果目录  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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