新能源用小容量發(fā)電機(jī)出口斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓研究.pdf

1、近年來，隨著國家大力提倡及發(fā)展新能源技術(shù)，大量建設(shè)以天然氣、沼氣、生物質(zhì)等為燃料的分布式新能源發(fā)電廠，使小容量發(fā)電機(jī)組（容量≤30MW）得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者已論證了大容量發(fā)電機(jī)組出口裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器（GCB）的必要性，而對(duì)小容量發(fā)電機(jī)組出口是否也應(yīng)裝設(shè)GCB并沒有做出深入的研究。
　　因此本文利用電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC計(jì)算分析了小容量發(fā)電機(jī)回路中發(fā)生失步故障及三相短路故障情況下，發(fā)電機(jī)出口斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電

2、壓（TRV），并從TRV上升率的角度出發(fā)確定在何種條件下普通配電型斷路器可以替代GCB安裝在發(fā)電機(jī)出口處。為滿足實(shí)際工程的需要，本文研究了降低發(fā)電機(jī)出口斷路器TRV上升率的措施，推導(dǎo)了在三相短路故障條件下發(fā)電機(jī)出口斷路器TRV計(jì)算公式，并對(duì)分布式能源發(fā)電廠內(nèi)廠用電饋線斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓做了相應(yīng)的研究。本文取得的成果主要有：
　?、佼?dāng)12~30MW小容量發(fā)電機(jī)回路中發(fā)生發(fā)電機(jī)出線端三相短路故障時(shí)，發(fā)電機(jī)出口斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓主要

3、是由110kV系統(tǒng)源、變壓器等電氣設(shè)備的RLC串并聯(lián)回路引起的，且首開相斷路器的TRV上升率最大。隨著發(fā)電機(jī)容量的增大，發(fā)電機(jī)出口斷路器的TRV上升率也隨之增大，當(dāng)發(fā)電機(jī)容量為12~24MW時(shí)，TRV上升率沒有超過0.34kV/μs，普通配電型斷路器可以替代GCB安裝在發(fā)電機(jī)出口處，而24~30MW的發(fā)電機(jī)出口處必須得安裝GCB。在發(fā)電機(jī)出口斷路器靠近變壓器的一端增設(shè)一組三相對(duì)地電容器可有效的降低斷路器TRV上升率，當(dāng)電容器的電容量大于

4、0.2μF時(shí)，TRV上升率已低于0.34kV/μs。
　?、诋?dāng)12~30MW小容量發(fā)電機(jī)回路中發(fā)生變壓器低壓側(cè)出線端三相短路故障時(shí)，發(fā)電機(jī)出口斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓主要是由同步發(fā)電機(jī)的RLC串并聯(lián)回路引起的，且普通配電型斷路器可以替代GCB安裝在12~30MW的發(fā)電機(jī)出口處。在發(fā)電機(jī)回路中發(fā)生變壓器低壓側(cè)出線端三相短路故障及發(fā)電機(jī)出線端三相短路故障時(shí)，短路故障發(fā)生時(shí)刻的隨機(jī)性及斷路器開斷時(shí)刻的隨機(jī)性對(duì)仿真結(jié)果無影響，所得結(jié)論具有普遍

5、適用性；利用推導(dǎo)的發(fā)電機(jī)出口斷路器TRV計(jì)算公式計(jì)算出的數(shù)值與仿真數(shù)值誤差在3％以內(nèi)，可以滿足實(shí)際工程的需要。
　?、郛?dāng)分布式能源發(fā)電廠內(nèi)發(fā)生失步故障時(shí)，在不同發(fā)電機(jī)容量、不同失步角的情況下對(duì)發(fā)電機(jī)出口斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓進(jìn)行了仿真分析，同時(shí)也研究了降低TRV上升率的措施。計(jì)算結(jié)果表明：對(duì)于12MW、15MW、18MW、20MW、22MW、30MW的小容量發(fā)電機(jī)來說，分別在發(fā)電機(jī)出口斷路器靠近變壓器的一端加裝電容量為0.2μF、0