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高壓并聯(lián)電抗器非線性模型的分析

文檔作者：岳吳，徐永海，劉穎英，朱永強(qiáng)，肖湘寧文檔來源：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月26日
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第23卷第1期
2011年2月
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)
Proceedings of the CSU EPSA
Vo】．23 No．1
Feb． 2O11
高壓并聯(lián)電抗器非線性模型的分析
岳 吳，徐永海，劉穎英，朱永強(qiáng)，肖湘寧
(華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206)
摘要：建立精確的高壓并聯(lián)電抗器非線性模型是對(duì)超(特)交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行各種仿真分析的基礎(chǔ)?；趩?
相并聯(lián)電抗器的電磁關(guān)系，充分考慮鐵心非線性的影響，提出了一種適用于諧波分析、易于仿真實(shí)現(xiàn)的單相并
聯(lián)電抗器的非線性模型，它由反映其磁化特性的非線性電感與反映其鐵心損耗的非線性電阻并聯(lián)再與漏阻
抗串聯(lián)組成，并且分別引入 一“和i “瞬時(shí)特性曲線來求解非線性電感和非線性電阻。結(jié)合我國晉東南一南
陽一荊門1 000 kV特高壓交流輸電試驗(yàn)示范工程中的高抗參數(shù)在PSCAD／EMTDC中進(jìn)行了建模和仿真，證
明所建立的模型能夠比較準(zhǔn)確地反映高抗的非線性特性，為進(jìn)行超(特)高壓交流輸電系統(tǒng)仿真模型的搭建和
對(duì)其進(jìn)行諧波特性分析提供了必要條件。
關(guān)鍵詞：高壓并聯(lián)電抗器；非線性模型；特高壓；仿真
中圖分類號(hào)：TM472 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8930(2011)01—0039—07
Analysis of Nonl inear M odel Of HV Shunt Reactor
YUE Hao，XU Yong—hai，LIU Ying—ying，ZH U Yong—qiang，XIAO Xiang—ning
(School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，
Beijing 102206，China)
Abstract：Modeling of accurate nonlinear high voltage(HV)shunt reactor is basis of simulation analysis of
EHV(UHV)AC transmission system．Based on the electromagnetic relations of single-phase shunt reactor
and the effect of iron core nonlinearity，a new model of single—phase shunt reactor is presented for harmonic a—
nalysis and computer sim ulation．The shunt reactor is composed by a sim ple equivalent circuit consisting of an
impedance representing the leakage flux losses in series with a parallel combination of a nonlinear inductance
(accounting for the saturation of the iron core) and a nonlinear resistance(accounting for the iron loss)．The
nonlinear impedance is calculated by the ir-u and il—U curves which have been used for modeling of transformer
excitation impedance．The results of simulation in PSCAD／EMTDC using the parameters of shunt reactor in
China's UHV AC Pilot Proiect have proved that this model accurately reflects the nonlinear characteristics of
shunt reactor，which is the prerequisite to complete the simulating model of EHV(UHV)AC transmission
system and analyze the harmonic characteristic of the system．
Key words：high voltage(HV) shunt reactor；nonlinear model；ultra high voltage；simulation
由于我國西電東送和南北互供等遠(yuǎn)距離送電
的要求，相當(dāng)一部分超(特)高壓線路都比較長，單
段線路的充電功率很大，必須使用高壓并聯(lián)電抗器
(簡稱高抗)進(jìn)行補(bǔ)償u]。它不僅可以補(bǔ)償長線電
容效應(yīng)，提高功率因數(shù)而改善供電質(zhì)量、限制電壓
升高而保護(hù)設(shè)備，而且可以減少線路損耗并維持無
功平衡 j。
因?yàn)殍F心含有氣隙的緣故，高抗的飽和程度低
于變壓器，其諧波含有率低但其諧波含量卻很
高 j。尤其當(dāng)夜間低谷負(fù)荷時(shí)，線路電壓偏高，高抗
可能工作于飽和區(qū)。研究 表明，在運(yùn)行電壓較高
或在工頻過電壓情況下，高抗三次諧波電流含量有
較大幅度的增加。因此在對(duì)超(特)高壓交流輸電
系統(tǒng)進(jìn)行各種仿真分析時(shí)，不能忽略高抗的飽和特
收稿日期：2009—10—26；修回日期：2009—1 2—11
基金項(xiàng)目：國家電網(wǎng)公司特高壓輸電可行性研究項(xiàng)目(SGTGY[2008]609)；高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃(“111”計(jì)劃)(B08013)
· 40 · 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) 第23卷
性，而需要建立高抗的非線性模型。
以往，人們對(duì)常規(guī)高壓并聯(lián)電抗器模型的研究
較少，在已有的研究中，文獻(xiàn)[5]在已知BH 磁化
曲線和平均磁路長度的條件下推導(dǎo)出了由線性電
感并聯(lián)受控電流源的非線性電抗器的模型，但這種
模型對(duì)于原始數(shù)據(jù)的要求較苛刻，需要電抗器的
BH 磁化曲線及其尺寸，而且在模型中沒有考慮
鐵心損耗帶來的非線性。文獻(xiàn)[6]定性地給出了空
心電抗器的模型，即由氣隙電感和鐵心電感并聯(lián)再
與漏電感串聯(lián)，但該模型同樣沒有考慮鐵心損耗，
而且并沒有對(duì)起關(guān)鍵作用的鐵心電感如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)
行描述。
本文在推導(dǎo)高抗電磁方程的基礎(chǔ)上，建立了高
抗比較精確的非線性模型，即由表示其磁化特性的
非線性電感與表示其鐵心損耗的非線性電阻并聯(lián)
再與漏阻抗串聯(lián)。本文引入 “瞬時(shí)特性曲線來反
映對(duì)應(yīng)于鐵心磁化特性的電感的非線性(無功特
性)；引入瞬時(shí)特性曲線來反映對(duì)應(yīng)于鐵心損耗的
電阻的非線性(有功特性)。結(jié)合我國晉東南一南陽
一荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程中高抗的實(shí)際參
數(shù)在PSCAD／EMTDC電磁仿真軟件中建立了高
抗和特高壓系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)高抗的特性進(jìn)行
了分析。
l 高壓并聯(lián)電抗器數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)
圖1(a)為電抗器結(jié)構(gòu)示意，電抗器由一個(gè)主
鐵心柱和兩個(gè)等截面等長度的旁軛組成。旁軛面積
大于主鐵心面積。主鐵心上繞有匝數(shù)為N 的線圈。
鐵心為分段式，段間間隙用非磁性絕緣材料構(gòu)成。
由此可以看出它相當(dāng)于只有原邊繞組的變壓器，因
此本文在建立電抗器模型的過程中將文獻(xiàn)[7～
10]中使用變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求解變壓器鐵心
激磁阻抗的方法引入到求解高抗鐵心激磁阻抗中
來，此時(shí)需要的數(shù)據(jù)為電抗器常規(guī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(a)電抗器結(jié)構(gòu)示意 (b)高抗等效物理模型
圖1 單相并聯(lián)電抗器的物理模型
Fig．1 Physical model of single-phase shunt reactor
圖1(b)為單相并聯(lián)電抗器的物理模型，U為
外加的正弦電壓，i 為激磁電流， 為經(jīng)過鐵心的
主磁通， z為經(jīng)過旁軛的磁通， 為鐵心與空氣交
鏈的漏磁通，e為線圈感應(yīng)的電動(dòng)勢。
建立相應(yīng)的電路與磁路方程為
— 1+ (1)
= = N(rfll+ ) (2)
由磁路歐姆定律 ：：=FA—Ni1A并代入式(2)
得
一N (Ni1A1+ Ni1A。)一(Ll+ L )il (3)
根據(jù)電磁感應(yīng)定律 一一警和電壓的基爾霍
夫定律得
“一 mrme=imr+警Q 一 +N 0 +』＼，孥0
(4)
再由式(3)得
“一 +L 面dil+L 誓 (5)
如果考慮鐵心損耗，則激磁電流i 包括磁化
電流i 和鐵耗電流i ，即
i 一i + i1 (6)
其中
(7)
式(1)和式(2)為電抗器的磁路方程，式(5)～
式(7)為電路方程，式(3)和式(4)為電磁接口方
程。各式中： 為通電線圈產(chǎn)生的總磁通，包括主磁
通 和漏磁通 ； 為總磁通 交鏈N 匝線圈的
磁鏈；i 為激磁電流；i 為產(chǎn)生鐵耗的等效電流；i
為產(chǎn)生磁場的等效磁化電流；以和A 分別為主磁
通路徑和漏磁通路徑的磁導(dǎo)；L 和L。分別為主電
感(非線性)和漏電感(常數(shù))；r為線圈電阻； 為
鐵耗等效電阻；將2 一rFe／／j 稱為電抗器的激
磁阻抗，將
Z 一，．+jcoL (8)
稱為電抗器的漏阻抗。
根據(jù)式(5)～ 式(7)可得單相并聯(lián)電抗器的等
效電路如圖2所示。由于電抗器的鐵心是分段式帶
間隙的，因此主磁通通過鐵心和間隙閉合。又因?yàn)?
氣隙的磁導(dǎo)率恒定，非線性電感L。又可等效為線
性的氣隙電感L 和非線性的鐵心電感L 。
為了準(zhǔn)確建立高抗的非線性模型，根據(jù)文獻(xiàn)
[8～ 11]，引入i 一“瞬時(shí)特性曲線表示鐵耗等效電
阻rFe，引入i 一 瞬時(shí)特性曲線表示激磁電抗，即
L1一L -t-L (9)
第1期 岳 吳等：高壓并聯(lián)電抗器非線性模型的分析 ·41 ·
和L 的計(jì)算式為
i 一f (“)
e
— ≈
z r z r 1 “，
i 一f ( )一f。(“)
T 一 一 “
一 一
(1O)
(11)
(12)
(13)
式中，f (“)、f ( )為對(duì)i 一 、i 一 曲線進(jìn)行適當(dāng)
的數(shù)值模擬得到的函數(shù)；忽略漏阻抗時(shí)，e： “；由
于 與甜在數(shù)量上是線性關(guān)系(系數(shù)為角頻率 )，
只是相位相差9O。，因此為了計(jì)算方便可以直接求
取i 一“ 的數(shù)值關(guān)系f。(“)。由式(11)和式(13)可
見，最終求得的rFe和L 均為外加電壓“的瞬時(shí)值
的函數(shù)。
圖2 單相并聯(lián)電抗器等效電路
Fig．2 Equivalent circuit of the single-phase shunt reactor
求解模型參數(shù)需要提供的數(shù)據(jù)有：繞組電阻
r、漏電感L。、i 一 和i 一“瞬時(shí)特性曲線。r和L 可
由電抗器廠家提供的參數(shù)直接得到，i 一U和i 一U瞬
時(shí)特性曲線可由電抗器的常規(guī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(U
I 。l，P1)、(【， 2，J?2，P2)、? 、(己，? ， ? ，P )經(jīng)
已編制的算法程序計(jì)算得到。U 。、 一為電抗器試
驗(yàn)電壓、電流有效值，P為電抗器損耗值。
圖2中的電抗器模型，將激磁電流分為用于產(chǎn)
生磁場的無功電流和用于產(chǎn)生鐵耗的有功電流，物
理概念清晰，易于理解。激磁阻抗不但包括通常不
可忽略的反映鐵心飽和特性的非線性電感，同時(shí)也
考慮了反映鐵耗的非線性電阻，對(duì)于分析電抗器的
非線性特性更為精確。在求解激磁阻抗的過程中，
只需提供一組電抗器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，較之需要獲取
BH 曲線或， 曲線的方法要更容易。
上述電抗器的非線性模型在仿真中也易于實(shí)
現(xiàn)，在PSCAD／EMTDC電磁暫態(tài)仿真軟件中，使
用可輸入變量名例如“R”和“L”的可變電阻和電
感元件作為非線性電阻和非線性電感，“R”和“L”
為隨著某一自變量變化的有具體數(shù)值的因變量，通
過上述分析可知該模型使用的這一自變量為外加
電壓瞬時(shí)值。使用這樣的可變元件的好處在于只需
輸入變量值就可體現(xiàn)電感的特性，免去了使用復(fù)雜
的微分方程來模擬電感元件帶來的麻煩。
2 單相高壓并聯(lián)電抗器激磁阻抗的計(jì)算
通過以上分析可知，建立電抗器模型過程中不
能直接得到的參數(shù)是非線性電阻和非線性電感，即
激磁阻抗。求解它的第一步是需根據(jù)電抗器的常規(guī)
試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到兩條瞬時(shí)特性曲線，然后對(duì)曲線
進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)值模擬，最后得到激磁阻抗表達(dá)式。
2．1 瞬時(shí)特性曲線的計(jì)算
根據(jù)文獻(xiàn)[7]提出、文獻(xiàn)EsD進(jìn)行改進(jìn)的算法，
筆者使用MATLAB軟件編制了計(jì)算瞬時(shí)特性曲
線的算法程序。假定曲線的第一段為線性段，線性
段的最大值與有效值之間的關(guān)系可以使用常規(guī)的
√ 關(guān)系，而其余的非線性段則不存在簡單的√ 關(guān)
系，需要根據(jù)有效值的定義進(jìn)行迭代計(jì)算，由于篇
幅限制，僅將算法列出如下。
步驟1 程序初始化。
(1)輸入原始數(shù)據(jù)U?(1 x )，I?(1 x )，
P(1 X n)。
(2)計(jì)算U?(是)的最大值U(是)的公式為
U(尼)： √2U 。(是) (14)
其中k一1，2，? ， 。
(3)形成a(n× )矩陣，其中
a(i， )一 "Jr (15)
-arcsin[ ] Ⅲ，
步驟2 計(jì)算 (愚)，其中k一1，2，? ， 。
‘ (1) 1)一 )
(2)迭代計(jì)算其余非線性段的 (是)，k一2，
? ，n 。
步驟3 計(jì)算 ?( )和 ?(是)，其中k一1，
2，? ，n。
(1)迭代計(jì)算 (忌)對(duì)應(yīng)的有效值 ? (愚)
(2)計(jì)算Il (是)的公式為
。? (五)一、／／ (是)～J (是) (18)
步驟4 計(jì)算 ?(忌)對(duì)應(yīng)的最大值I (愚)。
(1) 1(1)一 (19)
42
(2)迭代計(jì)算其余非線性段的 (忌)。
步驟5 輸出結(jié)果【，(1 X )，I1(1×n)，j，(1×
，2)
· 42 · 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) 第23卷
由【， 、J 便可得到i 一“和il一“瞬時(shí)特性
曲線。
其中，Unn (1× )?I (1× )、P(1× )分別為
進(jìn)行電抗器試驗(yàn)時(shí)的電壓、電流有效值和損耗值。
2．2 瞬時(shí)特性曲線的數(shù)值模擬
為了得到如式(11)和式(13)所示的組成激磁
阻抗的非線性電阻rFe和非線性電感L ，在計(jì)算出
i，一“和i 一“瞬時(shí)特性曲線后需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模
擬得到如式(10)和式(12)所示的表達(dá)式。
對(duì)于i 一“、i 一“ 的曲線數(shù)值模擬方法可以采用
插值法或函數(shù)擬合法。插值法常用的函數(shù)為三次樣
條分段插值和分段線性插值。擬合函數(shù)可以使用最
小二乘法的奇次多項(xiàng)式口 ，即
P — nl + ＆3 。+ ? + 0 2 l 什 (2O)
冪函數(shù) 為
Y 一甜+ bx (2I)
以南陽站高抗的i 一“ 瞬時(shí)特性曲線的數(shù)值模
擬為例，當(dāng)采用奇次多項(xiàng)式進(jìn)行擬合時(shí)，由于求出
的系數(shù)n 可能為負(fù)，因此很難保證擬合函數(shù)的
單調(diào)上升，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，誤差較大。如若采
用三次樣條插值，在線性段可以很好地與原數(shù)據(jù)曲
線逼近，但分段較多，如圖3所示，三次樣條插值函
數(shù)一共分了10段，即用10個(gè)3次多項(xiàng)式來表達(dá)這
條曲線，增加了表達(dá)式的復(fù)雜程度，而且可以看到，
插值曲線在拐點(diǎn)附近與原數(shù)據(jù)曲線誤差較大。若減
少三次樣條插值函數(shù)分段數(shù)，則曲線的線性度將大
大降低，每段都會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。若采用冪函數(shù)擬合，雖
然擬合表達(dá)式簡單，但在拐點(diǎn)附近的誤差較大，如
圖4所示。
l
O
0
0
《O
～
一0
— 0
一O
— O
一1
? ＼ ／
／
／
／
— — 1500 —-1000 -500 0 500 1000 1500
ulkV
圖3 i 一u曲線三次樣條插值結(jié)果
Fig．3 Result of cubic spline interpolation of il—u curve
因?yàn)樵谏衔奶岢龅哪Ｐ椭?，求?和L 的過
程并沒有涉及到求導(dǎo)計(jì)算，所以可以使用分段線性
插值，結(jié)果如圖5所示。這樣做的好處是，既可以很
好模擬原數(shù)據(jù)曲線，又減少了分段表達(dá)式的個(gè)數(shù)
(只用3個(gè))而且表達(dá)式簡單，易于寫入程序進(jìn)行仿
真。
1
0
0
0
1
0
0
0
0
、_
’
一0
— 0
— 0
— 0
一l
圖4 f 一ll曲線冪函數(shù)擬合結(jié)果(局部)
Fig．4 Result of power function fitting
0f fl—lf curve(1oca1)
廠
? 一分段線性插值
_e_原始數(shù)據(jù)曲線 一 ／
一
／ ，
／
一
／
／
— — 1500 —-1000 -500 0 500 1000 1500
u／kV
圖5 i -U曲線分段線性插值結(jié)果
Fig．5 Result of piecewise linear interpolation
0f il—H curve
在求得r 和L 的表達(dá)式的基礎(chǔ)上，筆者在
PSCAD／EMTDC中，使用Fortran語言編制了一
個(gè)輸入變量為電抗器瞬時(shí)勵(lì)磁電壓，輸出變量為電
阻值和電感值的名為“受控非線性電阻(感)”模
塊，以實(shí)現(xiàn) 和L 的分段計(jì)算，并對(duì)模型中的可
變電阻和可變電感進(jìn)行控制。
3 算例分析
3．1 特高壓交流試驗(yàn)示范工程高抗的非線性仿
真模型
本文采用我國1 000 kV晉東南一南陽一荊門特
高壓交流試驗(yàn)示范工程中單相高抗的實(shí)際參數(shù)建
立了其仿真模型，并進(jìn)行了非線性特性仿真分析。
示范工程中在晉東南、南陽、荊門三站分別配置了
高壓并聯(lián)電抗器。由于三站高抗的模型建立過程類
似，因此下面僅給出南陽站高抗模型的建立過程。
表1～ 表2為南陽站單相高抗的主要參數(shù)和試驗(yàn)
數(shù)據(jù)。其中，己， 、 、z 、S 分別為南陽站單相高抗
的額定電壓、額定電流、額定阻抗、額定容量。U。、
? 、P 、P 分別為高抗試驗(yàn)時(shí)的電壓百分?jǐn)?shù)、電流
有效值、總損耗、雜散損耗。
將該組試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入至第3．1節(jié)中所述的瞬
時(shí)特性曲線計(jì)算程序中，得到i 一“和i 一“瞬時(shí)特
性曲線如圖6所示，并且使用第3．2節(jié)中的分段線
性插值方法得到i 一U曲線函數(shù)為
第1期 岳 吳等：高壓并聯(lián)電抗器非線性模型的分析 · 43 ·
i 一0．002 687( + 1 347．222 2)一0．989 7
(“≤ 一1257．4055)
一0．000 595(“+ 1 257．405 5)一0．748 3
(一1 257．405 5< “< 1 257．405 5)
i 一0．002 687(“一1 257．405 5)+ 0．748 3
(“≥ 1 257．405 5)
(22)
式中：i 單位為kA， 單位為kV。
表1 南陽開關(guān)站單相高抗的主要參數(shù)
Tab．1 M ain parameters of Nanyang
single-phase shunt reactor
額定值 飽和特性
U ／kV J ／A Z ／n s ／Mvar 拐點(diǎn) 阻抗斜率
表2 南陽開關(guān)站單相高抗的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
Tab．2 Test data of Nanyang single-phase shunt reactor
U ／ Irm,／A P ／kW P ／kW
／ ，
．
／ 一
／ 廠
齟／
． 。
u／kV
(b)i r一Ⅱ
圖6 南陽站高抗i 一H和i r-U瞬時(shí)特性曲線
Fig．6 iI-U and it-U curves of Nanyang shunt reactor
從而求出L— 一9o。／ ，其中 為變壓器外加
勵(lì)磁電壓瞬時(shí)值，j為式(22)以(，為自變量計(jì)算得
到的勵(lì)磁電流瞬時(shí)值。
由于i 一U基本為線性，故可使用線性擬合，擬
合式為i = 9．984×10～“，等值電阻值為1．001 6
× 16。n。
由于缺少漏阻抗參數(shù)，因此忽略漏阻抗，最終
建立的南陽站單相高抗仿真模型，如圖7所示。
圓
圖7 南陽開關(guān)站單相高抗仿真模型
Fig．7 Simulation model of Nanyang
single-phase shunt reactor
圖中：E為電抗器端電壓；U為E經(jīng)移相9O。后
的電壓，即E—U 9O。?！笆芸胤蔷€性電感”模塊的
目的是編程實(shí)現(xiàn)L的分段計(jì)算及對(duì)模型中的可變
電感進(jìn)行控制。 ．
3．2 特高壓交流試驗(yàn)示范工程高抗特性仿真
分析
3．2．1 高抗的非線性特性
在未接人特高壓交流輸電系統(tǒng)的條件下，對(duì)晉
東南、南陽、荊門三站的單相高抗進(jìn)行仿真分析，模
型如圖7所示。仿真使用的電源額定相電壓為
llOO／√3 kV。圖8為南陽站高抗在額定電壓【廠 、
1．5U 下的支路電流波形及1．5U 下感抗值的變
化。
由圖8可以看出，當(dāng)外加額定電壓時(shí)，高抗電
流畸變程度不大，為正弦波形；當(dāng)外加1．5倍額定
電壓時(shí)(已經(jīng)入飽和區(qū))，電流為尖頂波，其中除了
基波分量外，還含有一系列奇次諧波，其中以三次
諧波為主。由于模型中使用了隨電壓變化的可變電
感，因此當(dāng)高抗電壓高于拐點(diǎn)電壓時(shí)，感抗瞬時(shí)值
是周期變化的，即當(dāng)電壓瞬時(shí)值低于拐點(diǎn)電壓時(shí)，
感抗值為高抗的額定值，當(dāng)高于拐點(diǎn)電壓時(shí)，感抗
值隨電壓升高而減小。
3．2．2 高抗接入特高壓交流系統(tǒng)的仿真分析
本文以1 000 kV晉東南一南陽一荊門特高壓交
流試驗(yàn)示范工程為背景，采用國際上廣泛使用的電
磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD／EMTDC建立了特高壓
系統(tǒng)詳細(xì)的仿真模型_1 。
在高抗全投的情況下，通過仿真得到晉一南線
吸收容性無功功率約為1 191．5 Mvar，平均1OO
· 44 · 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) 第23卷
km的充電功率約為328．24 Mvar。荊一南線吸收容
性無功功率約為899．9 Mvar，平均每100 km 的充
電功率約為309．24 Mvar，晉一南一荊線總平均每
100 km 的充電功率約為319．79 Mvar。
： 八八八 ^八 八八
／V V V V V ＼
0．8OO
《O
— 0
一O
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一1
O
．
7
6
6
5
0．850 0 900 0．950
t／s
(a)U=U 時(shí)電流
A A八A A A八A A／＼
V V V V V V V V V
t／s
(b)U=1 5 時(shí)電流
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?
O．8O0 0．850 0 900 0．950 1 000
tls
由非線性電感和非線性電阻并聯(lián)表示的并聯(lián)電抗
器的模型，其計(jì)算過程簡單、物理概念清晰、易于仿
真實(shí)現(xiàn)。仿真分析表明，在1．4倍額定電壓以下，高
抗主要諧波電流含有率(HRI)極低，均在0．1％ 以
下，表明高抗在正常電壓工作時(shí)的線性度很好。以
我國特高壓輸電系統(tǒng)為例的仿真表明，線路接入并
聯(lián)高抗后，降低了工頻電壓升高。
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(c)U=I．s Un時(shí)感抗 E4]
圖8 南陽站高抗電流波形及感抗值的變化
Fig．8 Current waveforms and the change of inductive
reactance value of Nanyang shunt reactor
表3為高抗不同投切狀況下，線路上三站
1 000母線的電壓升高情況。可見線路高抗切除后
三站電壓都有所升高，當(dāng)高抗全切后三站線電壓都
高于線路允許最高電壓1 100 kV，晉東南、荊門站
電壓較高抗全投時(shí)升高約1．15倍，南陽站電壓升
高最嚴(yán)重，約1．21倍。而且可以看出，增設(shè)開關(guān)站
并且投入高抗可以明顯抑制由線路充電效應(yīng)引起
的過電壓。
表3 線路高抗不同投切狀況下三站線電壓的比較
Tab．3 Voltages of substation buses under various
shunt reactor switching conditions
高抗投切狀態(tài) 三站1000母線線電壓／kV
而 — r
4 結(jié)語
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作者簡介：
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析與控制。Email：yuehome@163．corn
徐永海(1966一)，男，博士，教授，主要從事電力系統(tǒng)諧波、
電能質(zhì)量等方面的教學(xué)及研究工作。Email：yonghaixu@
263．net
劉穎英(1981一)，女，博士研究生，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量分
析與控制。Email：Liuyyl104@163．CON
朱永強(qiáng)(1975一)，男，博士，講師，主要從事電能質(zhì)量、新能
源等方面的教學(xué)與研究工作。Email：zyq@ncepu．edu．cn
肖湘寧(1953一)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事電力系統(tǒng)
諧波、電能質(zhì)量、現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用等方面的教學(xué)與科
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作者簡介：
顏文旭(1971一)，男，博士研究生，講師，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)
量控制及智能控制。Email：ywx03@163．coin
韓立圣(1984一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c
電力傳動(dòng)。Email：han0924@ 126．tom
惠 晶(1957一)，男，學(xué)士，教授，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電
力傳動(dòng)。Email：jingh@126．com
謝林柏(1973一)，男，博士，副教授，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)故障診
斷與安全性專業(yè)委員會(huì)委員，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分
析與綜合、復(fù)雜系統(tǒng)故障檢測與診斷、先進(jìn)控制理論與應(yīng)用
等。Email：xielb@126．corn

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