控制合闸电压幅值的变压器励磁涌流抑制方案

在分析变压器励磁涌流的影响因素和推导励磁涌流与各影响因素间数学关系的基础上,提出了一种基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案。该方案通过选择适当的合闸电压幅值控制曲线,对合闸电压的幅值进行控制,确保变压器空载合闸过程中产生的磁通不超过饱和磁通,从而达到抑制空载合闸励磁涌流的目的。根据磁通不等式约束与暂态磁通分量衰减规律给出了电压幅值控制函数,并推导了电压幅值控制函数中初值与变化斜率两个参数的上下限。采用PSCAD/EMTDC软件分别对单相和三相变压器不同状态下的空载合闸过程进行了仿真,并对磁通、励磁涌流、差动电流等参数进行了对比分析。仿真结果表明,通过控制合闸电压的幅值达到控制励磁电流大小的目的,能够将励磁涌流控制在数值较小的范围内,从而克服励磁涌流的影响。     

基于剩磁测量的选相关合技术

由于空载合闸时变压器铁心存在剩磁并且断路器合闸相位角的随机性影响,铁心总磁通大幅增加,变压器进入饱和区运行,从而导致其绕组内产生幅值很大、谐波含量丰富的励磁涌流。励磁涌流容易造成继保装置误动作,影响电力系统的正常运行。为了解决这个问题,找到了通过测量铁心剩磁来寻找最佳合闸相角的选相关合技术来抑制励磁涌流。计算与仿真证明,选相关合技术能够很好地抑制变压器空载合闸时的励磁涌流。     

变压器空载合闸励磁涌流的仿真分析研究

变压器在轻载或者空载的情况下合闸通电的时候,可能变压器的一次侧绕组中流过励磁涌流。励磁涌流出现的原因是在变压器铁芯被拖入饱和区甚至是深度饱和区,励磁涌流对变压器自身和对电网中的电能质量都有不利影响。基于Matlab对单相变压器和三相变压器的合闸涌流进行了仿真研究,同时对变压器空载合闸涌流的特性进行了深入的分析,对变压器差动保护的精确整定,以及对变压器空载合闸励磁涌流的抑制方法提供了突破口。     

微机励磁涌流抑制器在核电主变启动中的应用研究

CPR1000核电厂主变启动只能以全电压冲击合闸的方式进行,由于变压器铁芯饱和、铁芯材料的非线性及剩磁的存在,会产生励磁涌流,导致差动保护误动,同时可能造成绕组变形。分析铁芯磁通的暂态特性,找出励磁涌流的根本成因,在分析励磁涌流抑制器原理的基础上,利用EMTP/ATP搭建了变压器空载合闸暂态仿真模型,分析合分闸时间的允许误差范围。在阳江核电2号主变首次启动过程中,利用仿真的定量分析,指导涌流抑制装置调试,通过实际验证涌流抑制器的确发挥了良好的抑制效果。     

核电厂主变压器空载合闸励磁涌流控制的分析

针对国内某核电站主变压器充电失败的案例,该文从变压器励磁涌流的产生机理和其性质出发,分析了变压器励磁涌流的特点、危害和几种变压器励磁涌流的抑制方法。由于变压器的剩磁大小及极性与变压器分闸时的电压角度相关,而偏磁的大小及极性与变压器合闸时的电压角相关,所以只要记录分闸时电压角度,控制下次合闸时电压角度使得偏磁与剩磁的极性相反,即偏磁和剩磁起到抵消作用,合成磁通小于饱和磁通,则涌流被抑制。这种基于偏磁和剩磁互克的原理控制三相开关合闸时间方法具有较好的应用前景。另外,本文针对磁涌流抑制器提出核电站抑制变压器励磁涌流的电气二次设计方案。     

变压器铁芯饱和统一模型建立及其判别方法

建立了变压器铁芯饱和的统一模型,推导出磁链最大值与电压突变时刻、突变前后电压相角差及突变后电压幅值的关系式,铁芯是否饱和与这些参数密切相关。发现电压降低(如系统发生故障或者非同期合闸操作)情况下也会产生铁芯饱和,因而以电压幅值降低作为变压器不会产生励磁涌流的依据并不可靠。进而提出一种基于电压量积分的铁芯饱和判别方法,该方法对空载合闸、故障切除、和应涌流、系统故障或操作等电压突变引起变压器铁芯饱和而产生励磁涌流,都能在半个周期左右的时间完成判别,为差动保护不经涌流闭锁提供了一种有效、快速的实现方法,可显著提高运行变压器发生内部故障时差动保护的动作速度。     

变压器励磁涌流抑制器工程应用及探讨

介绍了一种从根本上抑制和消除励磁涌流的新方法。论述了励磁涌流产生的机理,指出抑制励磁涌流的根本办法是防止磁通饱和。根据铁磁材料的时效特性指出剩磁不会自行衰减消失。利用分闸时刻电压角度计算出剩磁角度,然后通过控制下次合闸电压角度,控制合闸时刻偏磁与剩磁相位相反互相抵消,从而控制合闸总磁通不饱和,避免励磁涌流的产生。指出该方法不仅适用于单相断路器,同样也适用于三相断路器。介绍了涌流抑制器的2例工程应用实例,现场实测结果表明该抑制器可将励磁涌流有效抑制在变压器额定电流以下。     

带激磁调压绕组特高压变压器励磁涌流的研究

变压器在空载合闸过程中,由于铁芯饱和会产生大量的励磁涌流。影响励磁涌流主要因素有合闸角度、铁芯磁通饱和点、剩磁和变压器结构等。对于合闸角度、铁芯磁通饱和点和剩磁已有较多论文讨论,然而变压器结构对于励磁涌流的影响鲜有讨论,文章将阐释带激磁调压绕组的变压器励磁涌流特性,并结合一例发电厂带激磁调压绕组的特高压变压器启励过程中发生的异常事件,分析剩磁对带激磁调压绕组型变压器励磁涌流特性的影响。通过仿真,比较含剩磁情况下带激磁调压绕组型和不带激磁调压绕组型变压器的励磁涌流特性。     

基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术研究

为了避免变压器投运到电力系统的过程中,断路器合闸时产生的励磁涌流对电网设备及电力系统电能质量造成不良影响,文中提出了一种基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术。该技术通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式实现变压器励磁电压的调节与控制,使变压器铁心快速的建立稳态磁场。变压器在投运到系统时变压器绕组电压幅值、相位与母线电压完全一致,实现了同期合闸,不会因暂态过程所引起较大暂态磁通而激发励磁涌流。利用所提方法建立了励磁涌流抑制系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的励磁涌流抑制方案及电压调制算法能够有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。     

一种有效抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法

针对于变压器空载合闸时励磁涌流的危害性,建立了变压器励磁涌流的数学模型,分析了励磁涌流与变压器剩磁、空载合闸角、励磁阻抗及其幅值之间的关系,在此基础上提出抑制励磁涌流的具体实现方法。     

A novel magnetizing inrush current suppressor of energized transformers

The magnetizing inrush possibly occurs when the transformer is energized in the case of no load or a light load. The reason rests with the saturation state or even deep saturation state of the transformer core due to many factors such as inception angles, residual flux, and so on. Both the transformer itself and the power quality in the power system will be adversely impacted by the magnetizing inrush. By utilizing the tertiary winding of a three‐windings transformer, a new technique called ‘magnetizing inrush suppressor’ (MIS) is proposed to eliminate the inrush. When the transformer is switched on, it allows the voltage on the tertiary winding to climb gradually and ensures that the voltages on both sides have the same phase but different magnitudes. In this case, the inrush current can be eliminated successfully. Finally, simulation tests based on PSCAD are performed and analyzed in detail, and the validity of the proposed approach is confirmed. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于瞬时励磁电感频率特性判别变压器励磁涌流

基于变压器瞬时励磁电感基频分量的有无，提出了判别励磁涌流与内部故障的新方法。涌流时变压器铁心必然经历饱和与非饱和过程，瞬时励磁电感是时变、交替变化的，具有较大的基频分量；内部故障时，变压器铁心工作于线性区，瞬时励磁电感恒为常数，无基频分量。据此，可实现励磁涌流与内部故障的有效判别。但瞬时励磁电感很难精确求取，为方便计算，提出了等效瞬时电感的概念，论证了其基频特性的等效性。动模实验有力地证实了所提方法的可靠性与安全性。     

变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施

现场发生多起变压器空投导致相邻正常运行的发电机、变压器以及线路差动保护误动的事故,严重影响电网的安全稳定运行。结合现场录波数据与数字仿真,考虑励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等影响因素,文中对差动保护误动的原因展开研究,指出励磁涌流导致的互感器饱和是差动保护误动的主要原因。在此基础上提出了投入谐波闭锁判据、改进比率制动特性等防范措施。现场录波数据和仿真试验结果验证了所研究结论的正确性及应对措施的有效性。     

基于差流符号序列特征的变压器励磁涌流识别判据

变压器在空载合闸的过程中,会产生幅值较大的励磁涌流,如不采取相应的闭锁措施,将导致变压器差动保护误动作。针对该问题,提出了一种基于差流符号序列特征的变压器励磁涌流识别判据。该判据首先对差流序列进行符号化处理,根据符号序列中相关模式序列出现的比例,量化表征差流波形的特征,实现对励磁涌流和故障差流的识别。利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了所提判据在各类区内外故障和励磁涌流工况下,以及各类工况伴随电流互感器饱和时的有效性。     

变压器空充下的励磁涌流二次谐波特性分析

针对近年来变压器空充试验时,电流的二次谐波含量低于保护整定值导致差动保护误动作的问题,首先利用2条不同斜率的直线对变压器磁化特性曲线进行拟合,推导出不同空充电压下励磁涌流二次谐波含量的表达式,进而基于有限元分析软件搭建并验证了一台14 kVA单相变压器以及一台325 MVA三相变压器的仿真模型,然后对验证过的模型进行了变压器空充仿真。研究表明：在考虑铁芯磁化曲线起始部分存在非线性特征的情况下,空充电压小于临界电压时,励磁涌流中含有少量二次谐波;空充电压等于临界电压时,励磁涌流二次谐波含量达到峰值;随着空充电压等级的提高,励磁涌流二次谐波含量呈现先增后减的趋势。     

变压器电流差动保护改进方法

针对一种适用于Y,d或D,y接线变压器的电流差动保护改进方法进行了研究,该方法采用修正的差动电流来补偿励磁电流和剩磁的影响,制动电流与传统比率式差动保护相同。变压器铁心饱和前,采用一、二次侧相电流差作为差动电流;饱和后,则计算磁化电流来修正差动电流。该保护不受谐波和剩磁影响,不需要附加制动或闭锁技术。通过EMTP仿真将该保护与传统谐波制动原理的差动保护进行了比较,结果表明,励磁涌流和过励磁时,该保护能够保证不误动;内部故障时则不会像传统谐波制动原理的差动保护受制动信号影响而延迟动作。动模实验进一步验证了该保护的可行性和优越性。     

A New Strategy for Selection of Switching Instant to Reduce Transformer Inrush Current in a Single-phase Grid-connected Photovoltaic System

Photovoltaic energy integration with the power system is increasing with the lack of fossil resources and developments in photovoltaic technology. Magnetizing inrush current occurs due to switching the transformer into service. Inrush current leads to shortage in the transformer lifetime and/or the operation of protection devices disconnecting the transformer. This article studies the impact of existing photovoltaic energy on the reduction of transformer inrush current. Photovoltaic power is utilized to reduce the inrush current by applying an opposite flux on the transformer, then connecting the transformer with the power network at a suitable switching instant of grid voltage waveform. The switching instant depends upon the flux produced in the transformer primary winding by the photovoltaic system. This article introduces a new strategy to determine the switching instant for reducing the transformer inrush current. The proposed method depends upon the monitoring of total harmonic distortion at different switching instants. The proposed method is appropriate for real-time applications. The proposed procedure is applied to a single-phase example and simulated in MATLABR2013a/SIMULINK (MathWorks, Natick, Massachusetts, USA). The simulation results show the suitable instant of switching to reduce the magnetizing inrush current and the corresponding total harmonic distortion.     

高阻抗变压器零模涌流特性与动模试验研究

基于“磁通-电感”映射关系,利用研究提出的零模涌流等值电路对高阻抗变压器(含高压内置型、低压串抗型)和普通变压器的零模涌流特性进行了物理机理的阐释。参照实际变压器研制了三种变压器的物理模型,构建了动态模拟试验系统。通过动模试验分析比较了剩磁(分闸角)、合闸角、电压、副方绕组接线方式、变压器类型等因素对零模涌流特性的影响,验证了机理阐释的正确性。为抵御高阻抗变压器零模涌流引起零序保护误动的风险,提出了调压绕组内置、分合闸角度匹配和二次谐波制动等应对方法。     

电力机车励磁涌流消除系统的研究

针对电力机车过分相区时合闸励磁涌流对电力机车及牵引网的电能质量造成的影响,提出了一种基于大功率电力电子技术的电力机车励磁涌流消除系统原理,并提出了同相调幅法和变频移相法两种PWM调制电压算法。该系统通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式及机车变压器不同时刻励磁电压,实现电力机车无冲击平滑换相通过分相区,在出分相区合闸瞬间不产生冲击性励磁涌流。利用所提方法建立了该电力机车变压器分区换相系统的仿真模型。通过仿真分析表明,所提出的两种电压调制算法,均能有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。     

基于有功和功率因数的变压器励磁涌流鉴别新方法

提出了一种基于有功功率和功率因数特征的变压器励磁涌流鉴别方法.分析了励磁涌流和内部故障情况下,有功和功率因数不同的变化趋势.有功功率发生空投于故障时,由于故障支路的存在,有功功率和功率因数较发生励磁涌流时都大,且功率因数在判断轻微故障时可弥补有功功率的不足.利用两个量构成判据,判断是否发生故障.方法易于实现,计算量小,...