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        基于Matlab的電容器過電壓仿真分析

        2018-03-19 01:39:28游松慶
        關(guān)鍵詞:角為電阻值端電壓

        游松慶

        (國網(wǎng)湖南省電力有限公司物資公司, 湖南 長沙 410002)

        引言

        運用Matlab的Simulink電路仿真環(huán)境來驗證阻尼裝置投入單相電路運行對電容器組過電壓的抑制作用。給定系統(tǒng)參數(shù)為:電源峰值電壓Um=,并聯(lián)電容器組C=6.867 mF,串聯(lián)電抗器L=0.177 H,電源漏抗Ls=0.017 7 H,以理想開關(guān)來代替斷路器實現(xiàn)電路的開斷功能。

        投入阻尼裝置時系統(tǒng)Simulink仿真電路如下圖1所示。

        圖1 投入阻尼裝置運行仿真電路

        1 合閘角為90°時的過電壓分析

        圖2可看出過電壓倍數(shù)與電容器兩端電壓初始值呈線性關(guān)系,隨電壓初始值的增大而增大。實際中,由于電容為儲能元件,電容器兩端電壓初初始值越大,斷路器關(guān)合閘或重燃發(fā)生過電壓時積累在電容器上的電荷量也越多,過電壓越嚴重。

        圖2 所示為電容器過電壓倍數(shù)隨其電壓初始值變換關(guān)系曲線

        2 合閘角為最大時的過電壓分析

        Uc(0)=-Um,R=50Ω時,取Kφ為合閘角φ取某個值時電容器兩端過電壓的最大值,觀察最大過電壓倍數(shù)Kφ隨合閘角φ的變化情況。

        最大過電壓倍數(shù)與合閘角關(guān)系曲線如下圖3所示。

        圖3 過電壓倍數(shù)隨合閘角變化曲線

        圖3可看出,隨著合閘角的增大,最大過電壓倍數(shù)Kφ先增大后減小,且存在最大值,即合閘角為90°時,最大過電壓達到最大值,也即過電壓最嚴重。合閘角為90°時電源電壓有效值最大,合閘瞬間最大有效值加在電容器兩端,也會使電容器過電壓變大。而合閘角為90°時,電源電壓出現(xiàn)唯一有效值最大點,在所有合閘角情況中,90°為最嚴重情況。

        3 初始電壓反向最大時的過電壓分析

        Uc(0)=-Um,φ=90°時,觀察電阻值R從10到200變化時,電容器組兩端電壓Uc(t)的變換情況,取Urm為每個阻尼電阻R投入運行時電容器組C兩端所有電壓值對應(yīng)的最大電壓,取Km為阻尼電阻R投入運行時對應(yīng)的最大過電壓倍數(shù),有Km=Urm/Um,截取部分過電壓倍數(shù)Km隨阻尼電阻R的變化情況,圖4為最大過電壓倍數(shù)隨阻尼電阻值R的變化曲線。

        圖4 最大過電壓倍數(shù)與阻尼電阻值關(guān)系曲線

        4 結(jié)語

        通過對安裝過電壓阻尼保護裝置的仿真分析可以看出,阻尼電阻的電阻值與最大過電壓存在最小值,隨著阻尼電阻值的增大,電容器組C兩端電壓的最大值呈先減小,后增大的趨勢,曲線存在最低點。在0~80 Ω時最大過電壓倍數(shù)值下降較快,80~200 Ω時緩慢增大,且最大過電壓倍數(shù)變化范圍比較廣泛。

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