电抗器抑制配电变压器截波过电压的仿真

配电变压器在运行中要遭受暂态过电压的作用。暂态过电压幅值很高,在变压器绕组上分布不均匀,对变压器的主绝缘和从绝缘都有严重威胁。因此对配电变压器截波过电压进行了深入的研究和分析。     

抑制变压器截波过电压的仿真分析

随着我国经济的发展,用电量迅速增长,同时,配电网络不断延伸,配电变压器不断增多,而保证配电变压器的正常运行是十分重要的.配电变压器在运行中除了长期经受工作电压的作用外,还会遭受暂态过电压的作用.暂态过电压作用时间虽然较短,但其幅值很高,而且在变压器绕组上分布不均匀,因而对变压器的主绝缘和纵绝缘都有严重威胁.雷电冲击电压...     

基于改进配电变压器截波过电压暂态模型的仿真

为了加强配电变压器运行的安全性,避免避雷器动作后造成的截波过电压对配电变压器造成损害,建立了描述配电变压器绕组暂态过程的时域等值电路,并根据所给的技术参数,计算出了配电变压器时域等值电路中参数值。建立了基于MATLAB语言下的改进配电变压器截波过电压暂态仿真模块,对加入防雷电抗器前后配电变压器绕组的暂态过程进行了仿真,绘制出了一次、二次绕组的电流、电压波形。仿真结果表明,配电变压器加入防雷电抗器后,变压器绕组上的电压、电流幅值和陡度均有明显下降,验证了新型防雷电抗器的理论可行性,能够有效降低配电变压器截波过电压[1-3]。     

10 kV配电变压器雷电过电压及其防治方法研究

10 kV台区配电变压器是配电网最重要的设备之一,但在多雷区时常发生雷击损坏故障。根据台区典型设计和现场勘查结果,建立了雷电直击导线和雷电感应下的电磁暂态仿真模型,分析了配电变压器高压侧绝缘的雷电过电压,结果如下:雷电直击导线后,变压器绝缘承受的电压为避雷器残压和接地引下线电压之和,过电压幅值极易超过标准雷电耐受电压75 kV;雷电感应的能量较小,过电压幅值超过标准雷电耐受电压的概率非常小。同时,研究了加装避雷线对雷电直击过电压的防治效果,发现避雷线可大幅降低过电压幅值,若在此基础上缩短避雷器横担至变压器支架的电气距离,可大大降低变压器损坏概率。     

GIS中快速暂态过电压及其在变压器绕组中电压分布的计算

计算了实际的110kVGIS中的隔离开关分断短母线产生的快速暂态过电压,给出了GIS中各元件上过电压幅值和上升时间。将变压器端口处的暂态过电压作为激励源,计算了变压器绕组中的暂态电压分布,给出了绕组中不同部位的过电压曲线,饼间电压和电场强度的最大值。指出了快速暂态过电压下绝缘的薄弱环节,为变压器的绝缘设计提供参考。     

XLPE电缆参数对天津某220 kV GIS变电站雷电过电压的影响研究

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在220 kV GIS变电站中作为架空-电缆进线或GIS-主变压器连接线已获得广泛应用,但电缆长度、导体截面积对主变压器雷电过电压的影响规律尚不明确。采用电磁暂态程序ATP-EMTP计算了天津某220 kV GIS变电站的雷电入侵过电压,分析了进线和主变压器连接处的电缆长度、导体截面积对主变压器过电压幅值的影响。结果表明,随着进线电缆长度的增大,主变压器过电压幅值减小;随着主变压器连接电缆长度的增大,主变压器过电压幅值增大。随着进线及主变压器连接电缆的导体截面积增大,主变压器过电压幅值减小。     

海上风电场电缆集电网不对称短路暂态过电压仿真分析

为了研究大型海上风电场电缆集电网不对称短路引起暂态过电压幅值过大的问题,文中使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立300 MW海上风电场暂态计算模型,重点研究了故障点、机端变压器距母线位置、单条馈线风机数量、运行馈线数等因素对暂态过电压的影响以及短路故障后分闸产生的过电压。仿真分析表明,单相接地短路引起的暂态过电压大于故障后分闸产生的过电压,幅值最高可达2.5 p.u.。在此基础上,文中进一步研究了单相短路故障引起过电压的抑制措施,当避雷器和RC阻容保护器两种装置配合应用在机端变压器高压侧,过电压可抑制到2.24 p.u.,为海上风电场内部电气系统设计和风机端变压器绝缘设计提供了一定参考。     

考虑真空断路器重燃特性的海上风电场分闸过电压研究

为了研究真空断路器操作对海上风电场机端变压器高压侧产生的高频暂态过电压特性的影响,搭建了简化的海上风电场中压电缆集电测试系统实验平台,并且依据实验结果建立真空断路器重燃模型、变压器高频模型和金属氧化锌避雷器频率依赖模型。基于自定义的高频模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建海上风电场中压集电系统,研究断路器正常分闸和故障分闸对暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数的影响,并且提出在塔底真空断路器和80 m电缆连接处串联扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置。仿真结果表明塔真空断路器故障性分闸产生的过电压、重燃总次数最严重,过电压幅值最大为2.95 p.u.,陡度最大为268.67k V/μs,重燃总次数最多达161次,加装过电压保护装置后暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数得到了明显的抑制。     

特高压GIS变电站中VFTO特性及影响因素研究

随着超高压和特高压输电技术的发展,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)得到了广泛的应用。气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的隔离开关在操作过程中会产生幅值较大、频率极高、波前时间很短的特快速暂态过电压(VFTO),容易引起电气绝缘击穿和电磁干扰等一系列的问题,对GIS本体、变压器及相邻电气设备的绝缘安全造成很大危害。主要研究特快速暂态过电压产生的机理以及特快速暂态过电压的幅值、陡度和频率等特性,利用ATP-EMTP电磁暂态程序仿真特快速暂态过电压产生的波形,仿真在各种影响因素下的特快速暂态过电压波形,对几组波形进行分析研究,分析残余电荷、变压器入口电容等因素对特快速暂态过电压的影响。     

变阻抗变压器过电压分析

电力系统短路电流严重影响了变压器的安全可靠运行,为限制变压器的短路电流,提出了一种新型的变阻抗变压器,该新型变压器能实现阻抗的自主调节,保障了限流效果的同时还兼顾了经济性。文中介绍了变阻抗变压器的结构及原理,利用PSCAD仿真软件分析了变阻抗变压器过电压的特性及抑制方法。研究结果表明:变阻抗变压器阻抗调节过程中会产生高频高幅值的暂态过电压,在限流电抗器两端并联电容器能有效地抑制暂态过电压的幅值及频率,并能使电抗器绕组电压均匀分布。变阻抗变压器的投入使用有利于提高电力系统运行的安全可靠性。     

基雷电冲击电压下双层XLPE电缆绕组的暂态特性研究

当雷电波侵入XLPE电缆绕组后,双层XLPE电缆绕组的芯线及外半导电层上的暂态电压分布与单层绕组有很大的不同。研究发现,由于其结构上的特殊性,导致其在外半导电层上会出现一定幅值的暂态电压,这与传统变压器绕组遭受雷电波侵入时所表现的暂态特性有很大的不同。通过试验测量其芯线与外半导电层上的暂态电压分布,分析其在雷电冲击电压下的暂态特性,为这种新型变压器的设计、保护技术提供了参考依据。     

特高压变压器绝缘配合

特高压变压器绝缘的研究和开发应该考虑工作电压的影响。工作电压会严重地影响变压器遭受雷击时产生的过电压。分析了变压器的工作电压对冲击电压强度的影响;指出了雷电冲击试验电压定义下的工作电压对于特高压变压器的必要性;通过研究得出了特高压变压器的主绝缘的最大许用工作电压。研究结果表明用于检查长时间工作电压的长时耐压试验的绝缘能力值限制在1.3~1.5 Uphm。     

基于波形分析法的变压器绕组匝绝缘在线检测及故障诊断

采用波形分析法判断变压器匝绝缘故障的技术近年来发展较快．通常人们对变压器绕组匝绝缘故障离线进行试验分析。但由于在试验中人为制造的高压、高频振荡波形与变压器实际运行所遭受的冲击波形有较大差别，因而测试结果尚不能真正反映变压器的实际运行状态。针对这种情况，研发了新型电子式电流互感器，它的制造技术融合了传感器技术和光电技术，产品结构简单，安装维护方便，分为测量级和保护级，可在线采集变压器暂态过程中的雷击波形作为变压器传递函数的输入、输出信号，建立变压器雷击电流波形频谱图库，分析变压器传递函数的变化趋势，这样就达到真正判断变压器绕组匝绝缘的电气性能状况的目的。     

大型整流变压器雷电冲击耐受试验

介绍了大型整流变压器雷电冲击耐压试验方法,并利用HIAS742高分辨率脉冲分析系统对变压器试品的试验结果进行了判断和分析,为今后大型整流变压器的雷电冲击耐压试验提出了一些建设性意见。     

Voltage distribution in multi-cascaded transformer

The voltage distribution for lightning surges in multicascaded transformers that will be used for converter transformers in self-excited dc transmission was studied using model transformers. There was good agreement between measured data and calculated results. It was shown that our calculation program has sufficient accuracy for estimating voltage distribution. Maximum voltages in high-voltage windings for lightning surges were below 120% and transfer voltages to the converting circuit were below about 5%. Therefore, there were no serious problems in cascaded transformers for lightning surges. However, their voltage distribution was not satisfactory when the same transformers were connected in cascade. We determined by a simulation that the distribution could be improved by modifying transformer structures according to their position in the cascade connection. © 1998 Scripta Technica. Electr Eng Jpn, 122(1): 17–24, 1998     

Resonant behavior of EHV transformer windings under system originated oscillatory transient over voltages

Grid connected EHV transformers experience various terminal disturbances when in service. The present work attempts to investigate the voltage stresses that may develop on the transformer insulations under a variety of terminal disturbances. A number of standard and non-standard wave shapes like lightning impulse, chopped lightning impulse, steep-front long tail switching surge and oscillatory transient over voltages have been simulated and impressed on the terminals of a 400 kV EHV power transformer operating in the Indian power grid to ascertain how the winding insulations are stressed under these disturbances. Relevant section of the Indian power grid and the transformer has been modeled using Alternative Transient Program (ATP). It has been established that oscillatory system transients can trigger natural resonate frequencies of the transformers causing high voltage stresses on the insulations. Short Time Fourier Transform (STFT) analysis of the oscillatory voltage response of the windings confirmed the presence of resonant frequencies indicating forced resonance. Some remedial measures involving winding design modifications have been suggested in the paper to overcome the problem.     

特高压变压器长波前时间雷电冲击试验及其等价性分析

特高压变压器高压线端雷电全波冲击试验具有波前时间延长的特点。为了解决较长波前时间雷电全波冲击试验不能完全考核验证按标准波前时间设计的雷电冲击特性这一问题,考虑到雷电全波冲击电压的波前时间实际上主要影响绕组的纵绝缘,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,而截波冲击试验对绕组首端附近部位纵绝缘冲击梯度的考核较全波冲击试验更为严格,指出截波冲击试验可弥补全波冲击电压波前时间延长的缺陷。结合双绕组模型低电压的冲击测量实例,对截波冲击与全波冲击作用下的绕组电位及梯度分布进行了等价性分析和比较,得出对于例行试验的变压器产品,可将截波冲击试验作为较长波前时间全波冲击试验的补充试验项目,从而完善了特高压变压器雷电冲击试验的顺序。     

特高压变压器雷电冲击伏秒特性研究

随着750 kV、1000 kV输电技术的发展,相应的电力变压器和并联电抗器的容量、尺寸和入口电容随之增大,试验回路尺寸亦相应扩大,这使雷电冲击试验电压的波前时间拉长,无法达到国内外标准的要求。根据500 kV、750 kV和1000 kV变压器和电抗器的实际雷电冲击试验波形,结合油纸复合绝缘结构的雷电伏秒特性,分析了不同波前时间对特高压变压器和电抗器绝缘水平的影响。目前变压器的设计计算和试验电压的选取一般按照标准波头进行,而充油设备的雷电冲击伏秒特性表明,雷电冲击试验电压波前时间的长短与绝缘强度有密切关系,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,同时对主绝缘的考核偏严。因此,应在特高压变压器、电抗器的设计研制和试验中,考虑和重视雷电冲击波形波前时间延长所带来的影响。     

基于微分环的输电线路雷电流非接触式测量方法

雷电流的测量在电网雷电防护中至关重要,获取准确的雷电流大小以及波形才能采取正确的防雷保护措施。针对当前输电线路雷电流安全准确测量的难题,将脉冲功率测量技术中被广泛应用的微分环应用于输电线路雷电流的测量,提出了基于微分环的非接触式输电线路雷电流测量方法,并介绍了微分环测量雷电流的原理以及基于微分环的雷电流测量传感器的设计。实验室中冲击大电流的试验表明:针对不同的测量距离,通过选择适当的微分环尺寸及微分环匝数采用合理的屏蔽措施,并结合自积分,则该传感器能够准确反映被测电流的波形及幅值,且其具有安全性高、抗干扰能力强、线性度好、测量精度高等特点。最后基于FDTD建立了雷击输电线路的三维模型,对雷击瞬态磁场传播特性进行了仿真分析。结果表明:雷击输电线路时,杆塔周围的瞬态磁场能够准确地反映各导线上的电流波形及幅值情况,说明基于微分环的输电线路雷电流测量方法是可行的。