【摘要】：近年來(lái)電力電子等非線性設(shè)備的廣泛應(yīng)用,使其成為電力系統(tǒng)主要的諧波源,同時(shí)它會(huì)消耗大量的無(wú)功功率。變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)其進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化與諧波抑制具有重要的工程意義。本文首先對(duì)無(wú)功優(yōu)化與諧波抑制的基本原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述,包括無(wú)功優(yōu)化與諧波治理的必要性、常用方法等。研究典型諧波源如牽引變電站機(jī)車負(fù)荷、中頻爐的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行諧波分析,并搭建數(shù)學(xué)仿真模型分析其產(chǎn)生諧波的原因及對(duì)應(yīng)的特征諧波。針對(duì)變電站綜合諧波源產(chǎn)生的多次諧波,同時(shí)考慮變電站現(xiàn)場(chǎng)空間場(chǎng)地、諧波特征及經(jīng)濟(jì)性等約束條件,本文采用以無(wú)源濾波器為主的濾波兼無(wú)功補(bǔ)償方案。通過(guò)對(duì)變電站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究分析得出并補(bǔ)電容器損壞是由高中壓側(cè)非線性負(fù)荷注入大量諧波電流導(dǎo)致的結(jié)論。為提高變電站電壓質(zhì)量、降低諧波水平并保證電氣設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,本文利用ETAP最佳電容器位置模塊進(jìn)行電容器位置的優(yōu)化選擇;并將電容器位置優(yōu)化結(jié)果與濾波器補(bǔ)償容量?jī)?yōu)化選擇結(jié)果對(duì)比分析其濾波效果、補(bǔ)償性能、經(jīng)濟(jì)性;最后分別對(duì)兩種優(yōu)化結(jié)果的濾波器參數(shù)進(jìn)行了仿真對(duì)比研究,最終確定采用將濾波補(bǔ)償裝置安裝在10kV側(cè)的方案,以此降低變電站諧波電壓水平,提高負(fù)荷功率因數(shù),改善變電站內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。本文以110kV變電站無(wú)功補(bǔ)償兼濾波裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為研究背景,從濾波性能、經(jīng)濟(jì)性和無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化規(guī)劃三方面選擇最佳補(bǔ)償位置。通過(guò)仿真對(duì)比分析確定無(wú)功補(bǔ)償兼濾波方案,最終解決變電站補(bǔ)償設(shè)備頻繁損壞的問(wèn)題。最后驗(yàn)證了無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制策略可行性問(wèn)題,并對(duì)電容器與濾波電感參數(shù)優(yōu)化匹配提供改進(jìn)依據(jù),為研究改善非線性負(fù)荷所引起的電壓質(zhì)量問(wèn)題提供了理論基礎(chǔ),具有一定的實(shí)際參考價(jià)值。
【圖文】：

2 3 1 1 1(sin( ) sin 5( ) sin 7( ) sin11( )5 7 11a di I t t t t 1 1sin13( ) sin17( )13 17 t t …) （3-4）由式（3-4）可得各次電流有效值為：166( 6 1, 1, 2,3 )dn dI II I n k kn …（3-5） 1為進(jìn)線側(cè)的基波電流有效值； 為進(jìn)線側(cè)的 n 次諧波電流有效值。由式（3-5）可知6脈沖整流電路產(chǎn)生的諧波次數(shù)為5、7、11、13等6 1（ 為整數(shù)這些諧波分量被稱為 6 脈沖整流電路的特征諧波，且各次諧波含有率為諧波電效值與基波電流有效值的比值，即為諧波次數(shù) n 的倒數(shù)。下面以三相整流逆變?yōu)槔�，仿真模型圖如 3-4 所示，運(yùn)行結(jié)果如圖 3-5。說(shuō)明中頻爐設(shè)備在交流變、直流變交流過(guò)程中的電壓電流波形及其諧波特性，結(jié)果驗(yàn)證了中頻爐負(fù)荷諧染主要是交流變直流過(guò)程中 5、7、11 次諧波電流導(dǎo)致。

(c) 諧波電壓含有率柱狀圖圖 3-5 輸出電壓電流波形圖 3-5(a)中 Vdc、Vab inverter、Vab load、modulation index 分別為整流橋輸出波形、逆變器輸出電壓波形、負(fù)載電壓波形及電壓調(diào)節(jié)器調(diào)制指數(shù)波形，可以明顯看出負(fù)載電壓波形有很多毛刺、曲線非常不光滑，對(duì)其進(jìn)行傅里葉分析可得到圖（b）、（c）所示的諧波含量成分列表及柱狀圖，圖中表明 6 脈波整流負(fù)荷其諧波含量特征表現(xiàn)為 5、7、11 次諧波含量較高。3.2.2 電氣化機(jī)車負(fù)荷諧波特性電氣化鐵路是在鐵路沿線建立若干個(gè)由三相電力系統(tǒng)110kV或220kV雙電源供電的牽引變電站，經(jīng)牽引變壓器降壓至 27.5kV 或 50kV 后通過(guò)牽引網(wǎng)(接觸網(wǎng))向電力機(jī)車供電[51]。我國(guó)牽引供電系統(tǒng)通常采用的是工頻單相 25kV 交流制式，牽引網(wǎng)額定電壓為 25kV，長(zhǎng)期運(yùn)行電壓不高于 27.5kV，不超過(guò)五分鐘的短時(shí)運(yùn)行電壓不高于 29kV，最低工作電壓不低于 20kV[52]。圖 3-6 為電力牽引系統(tǒng)基本構(gòu)成簡(jiǎn)圖。輸電線三相系統(tǒng)輸電線三相系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2590610