【摘 要】
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大型风电场正从陆地走向海洋,由于风的间歇性和随机性,风电场真空断路器频繁开合会在内部集电网络系统产生瞬态过电压。该瞬态过电压将与其它电气设备元件,比如电缆电容等,相
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大型风电场正从陆地走向海洋,由于风的间歇性和随机性,风电场真空断路器频繁开合会在内部集电网络系统产生瞬态过电压。该瞬态过电压将与其它电气设备元件,比如电缆电容等,相互之间发生电磁能量振荡而产生高频振荡过电压,对海上风电场内的电力设备的绝缘有着很大的影响。因此对海上风电场中压电缆集电系统瞬态过电压的研究,有助于选用合适的过电压保护措施,对提高海上风电场运行的安全可靠性具有实际意义。本文首先基于PSCAD/EMTDC仿真软件开发出能反映真空断路器重燃和预击穿特性的自定义模型,该模型考虑了真空断路器截流值、介质绝缘强度、高频熄弧能力和燃弧电压四个特征参数。电缆模型采用软件中频率依赖模型,并基于实际的电缆铜绞线导体对模型进行了相应的计算和校正,使其能正确反映电缆波阻抗和波的传播速度。变压器模型采用UMEC模型,并考虑了杂散电容的影响。同时,考虑双馈风机滤波器的影响,搭建双馈风机高频模型。其次,为了验证自定义真空断路器、电缆和变压器模型的有效性,特搭建海上风电场中压测试系统实验平台。通过对断路器分、合闸感性负载,提取真空断路器重燃和预击穿产生的瞬态过电压波形。利用提取到的过电压波形,计算出真空断路器参数,验证自定义模型的有效性。最后,基于自定义的模型,在PSCAD中搭建海上风电场中压电缆集电系统,研究海上风电场不同运行方式、断路器合闸初相角和变压器位置对瞬态过电压的影响,尤其对瞬态过电压陡度的影响。同时,仿真验证了过电压保护装置抑制效果。
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