选相关合技术抑制空载变压器励磁涌流的实验研究

针对随机关合空载变压器产生励磁涌流的问题,采用选相关合技术来抑制励磁涌流。在分析选相关合空载变压器原理的基础上,研究了同时合闸策略、快速合闸策略和延时合闸策略下铁芯磁通的变化规律,并对比分析三种合闸策略的适用条件。最后搭建选相投切10 kV空载变压器实验平台,对有无剩磁时不同关合相位下的励磁涌流进行分析。实验结果表明:变压器铁芯无剩磁时,在电压峰值处合闸可以有效抑制励磁涌流;铁芯存在剩磁时,在电压峰值处合闸仍会产生励磁涌流。因此,有必要预测铁芯剩磁以确定最佳合闸相位,实现空投变压器的无冲击平滑过渡。     

换流变压器空载励磁涌流选相关合控制策略

针对由单相变压器构成的500 kV换流变压器组,建立了考虑铁芯非线性磁滞特性的变压器模型。仿真分析了关合角度及铁芯剩磁对换流变压器空载合闸励磁涌流的影响。研究了变压器空载合闸时抑制励磁涌流的选相关合策略。研究结果表明,当铁芯剩磁可忽略时选相关合策略为:A相在电压峰值时刻关合,B、C相延时5 ms同时关合。当考虑剩磁影响时,空载关合的选相控制策略必须考虑变压器切除时断路器三相开断的顺序,选取剩磁最大的第二开断相最先关合。当最大剩磁为正(或负)时,以该相母线电压负(或正)峰值时刻提前约0.6 ms作为该相关合时刻,变压器切除时最先开断的相延时5.45 ms关合,最后开断的相延时6.14 ms关合,可以起到抑制励磁涌流的良好效果。     

变压器空载合闸励磁涌流抑制技术研究

在分析变压器空载合闸励磁涌流暂态过程及现有抑制励磁涌流措施原理的基础上,提出了一种改进的选相位关合技术来抑制三相YN,d接法变压器励磁涌流的新方法。该方法考虑了剩磁对励磁涌流的影响,利用中性点串联电阻的方法抑制首合相励磁涌流暂态过程,利用“延迟合闸”策略限制剩余两相涌流幅值。通过EMTP仿真表明该方法在铁芯剩磁难以准确测量的情况下可以有效地抑制变压器励磁涌流幅值及暂态过程。     

基于相控开关技术的空载变压器励磁涌流抑制研究

断路器在随机关合空载变压器时会产生幅值、频率很高的励磁涌流,这种操作暂态可能导致微机继保装置误动作,降低用户电能质量和系统可靠性。根据空载变压器涌流产生的机理,采用选相关合技术消除变压器励磁涌流,研究了铁心剩磁和最佳关合相位关系;分析了断路器截流和暂态恢复电压对铁心剩磁影响,并给出了剩磁测量方法。在空载变压器选相关合原理基础上,采用ATP-EMTP软件建立空载变压器关合模型,对暂态过程进行了仿真。仿真结果表明,选相关合技术能有效消除空载变压器合闸时产生的励磁涌流,为空载变压器选相关合提供了理论基础。     

选相分合闸削弱变压器励磁涌流的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易导致变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大,甚至损害系统设备、破坏电能系统稳定性等.采用选相合闸技术在铁芯中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器,可以有效地限制励磁涌流,并能简化继保装置、提高电能质量.分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的控制策略,仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适合于选相分合闸的实现.     

变压器励磁涌流产生原因及解决方法

为了解决变压器空载合闸瞬间所产生的励磁涌流带来的问题,避免变压器保护装置误动作,可以采取控制合闸相位角、合闸回路串联阻尼电阻或加装涌流抑制器的方法进行处理,通过参考现场实际应用情况,这些方法都能很好地解决励磁涌流问题.     

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。     

同步关合空载变压器抑制励磁涌流和过电压的研究

高压断路器在随机关合空载变压器时会产生幅值、频率很高的涌流和过电压,从而可能导致继保装置误动、变压器绕组机械应力增加和用户电能质量下降。采用同步开关技术选相关合空载变压器能有效减少励磁涌流和操作过电压。分析了空载变压器同步关合的原理和最佳目标关合相位确定,提出空载变压器铁芯剩磁计算方法,并采用最小二乘算法实现剩磁计算。最后,采用ATP-EMTP建立空载变压器同步关合仿真模型,验证了提出的空载变压器同步关合和铁芯剩磁计算算法有效性,为空载变压器的同步关合减少励磁涌流和过电压提供了理论基础。     

涌流抑制装置在换流站直流输电的应用

断开电源时的分闸相位角与变压器磁路极性和数值有直接联系,而合闸相位角则与偏磁的极性和数值有关.只要能够控制变压器空载合闸时电源电压的合闸相位角,并且确定了变压器末次断电时刻磁路中的剩磁极性,就能实现剩磁与偏磁极性相反,从而消除磁路饱和,由此达到抑制励磁涌流的目的.     

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。     

Elimination of transformer inrush currents by controlled switching.I. Theoretical considerations

Transformer inrush currents are high-magnitude, harmonic-rich currents generated when transformer cores are driven into saturation during energization. These currents have undesirable effects, including potential damage or loss-of-life to the transformer, protective relay misoperation, and reduced power quality on the system. Controlled transformer switching can potentially eliminate these transients if residual core and core flux transients are taken into account in the closing algorithm. This paper explores the theoretical considerations of core flux transients, Based on these studies algorithms were developed which allow controlled energization of most transformers without inrush current     

Elimination of transformer inrush currents by controlled switching.II. Application and performance considerations

For pt. I see ibid., vol.16, no.2, p.276-80 (2001). Transformer inrush currents are high-magnitude, harmonic-rich currents generated when transformer cores are driven into saturation during energization. These currents have undesirable effects, including potential damage or loss-of-life to the transformer, protective relay misoperation, and reduced power quality on the system. Controlled transformer switching can potentially eliminate these transients if residual core and core flux transients are taken into account in the closing algorithm. This paper explores the practical considerations of core flux transients, performance of control strategies, and the application of circuit breakers to control transformer inrush transients     

两种削弱励磁涌流的方法

合空载电力变压器时会产生数值相当大的励磁涌流 ,易造成变压器差动保护装置的误动作。针对这一问题 ,介绍了两种削弱励磁涌流的方法 :控制三相合闸时间或在变压器低压侧加装电容器。理论分析和实践均证明这两种方法是行之有效的 ,但利用控制三相合闸时间来削弱励磁涌流在实际应用中更具有潜力     

一起主变差动保护误动实例分析及对策探讨

根据一台变压器空载合闸造成另一台并联运行变压器差动保护动作的故障录波数据,分析了运行变压器差动保护误动的原因.由于空载合闸变压器产生的励磁涌流引起桥侧电流互感器传变特性发生改变,从而使差动电流中的二次谐波含量降低,二次谐波闭锁保护失效,导致变压器差动保护误动.根据现场的实际情况和误动原因,探讨了如何防止励磁涌流引起的主变差动保护误动的对策.     

基于波形系数的变压器励磁涌流快速识别算法

通过分析励磁涌流波形与磁化曲线的关系,提出了一种基于波形系数的变压器励磁涌流快速识别算法。利用空载合闸和内部故障后符合正弦特征的采样数据预测出参考波形,并将1／2周波内的采样数据与预测数据进行比较,以此定义波形系数。通过波形系数的大小区分变压器励磁涌流状态和内部故障状态。仿真和动模实验表明,该算法能在一个周波内准确识别出空载合闸和各种内部故障状态。     

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。     

考虑铁磁磁滞的变压器励磁涌流仿真分析

提出了一种考虑铁芯铁磁磁滞的变压器电磁暂态模型,并对变压器空载合闸时的励磁涌流现象进行了仿真研究。基于目前工程中应用较为广泛的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理建立铁芯磁滞磁化曲线模块,通过设置适合的参数计算得到了与实际测量值较为吻合的 B-H曲线;通过分析单相三绕组变压器铁芯绕组结构及其电路模型,得到其电磁暂态计算模型;通过分析三相五柱式变压器磁路结构并利用对偶性原理,得到了其暂态计算分析模型。利用所建立的暂态计算模型对单相三绕组变压器的励磁涌流现象进行了仿真研究,仿真计算结果与实际试验测量结果的对比证明所提出的暂态计算模型的正确性和有效性;同时也对三相变压器组和三相五柱式变压器空载合闸时的励磁涌流进行了仿真计算,仿真结果证明所提出的暂态计算模型能够准确地分析变压器空载合闸时的励磁涌流现象。     

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。