特高压换流变压器励磁涌流选相合闸抑制方法研究

随机合闸空载特高压换流变压器产生的励磁涌流容易造成合闸失败。文中分析了换流变合闸涌流的特殊性，并从理论上分析了剩磁、合闸角及合闸电阻对合闸涌流的影响，提出了合闸电阻结合选相合闸的特高压换流变压器励磁涌流抑制方法。利用PSCAD软件结合某±800 k V特高压直流换流站实际工况开展建模仿真，比较分析了合闸电阻、选相合闸及同时采用这两种措施抑制励磁涌流的效果。结果表明合闸电阻随机关合产生的励磁涌流高达额定电流的5.4倍；合闸电阻结合选相合闸抑制方法在保证选相合闸偏差时间在±2 ms以内时可有效抑制励磁涌流到额定电流的2倍以下。该换流站断路器改造后换流变空载合闸一次成功，验证所提抑制方法的有效性。     

相控真空断路器投切空载变压器的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易引起继保装置误动、绕组机械应力增大及电能质量降低等。采用选相合闸技术在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器，可以有效地削弱励磁涌流。该文分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的策略，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于选相分合闸的实现。     

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.     

变压器涌流对直流50 Hz保护的影响机理与对策

近几年南方电网辖属直流工程出现多起变压器空投涌流引起直流50 Hz保护误动事件,为此,从变压器涌流谐波变换的角度分析变压器涌流对直流50 Hz保护的影响机理,评估各涌流影响因素控制手段的可实施性,并针对实际直流工程提出了减小分相合闸控制离散性的改进措施。研究结果表明,换流站临近电厂主变压器或换流站内部换流变压器空投而产生的和应涌流正序2次谐波分量是导致直流50 Hz保护误动的根本原因,而且直流工程采用以断路器回路闭环合闸时间作为选相合闸装置预控时间能有效抑制变压器空投涌流,从而规避直流50 Hz保护误动。     

高压直流换流站分合闸控制装置故障分析

为了减少直流输电系统投切交流滤波器过程中产生的带有直流分量的涌流和操作电压,以及减少投切换流变压器和站用变压器产生的励磁涌流,兴仁换流站采用了分合闸控制POW装置控制其分合。介绍了POW装置的工作原理、控制策略,讨论了实际运行中POW装置出现的多种故障,分析了POW装置出现故障的原因,并对POW装置的运行维护提出了建议。结合一年的运行经验,对比未安装之前,投切交流滤波器减少了60%操作电压,投切变压器减少了80%的励磁涌流。结果表明,使用POW装置效果较好。     

柔性直流换流站启动过程对交流电网电压的影响

基于柔性换流站典型接线方式及其参数,分析了柔性直流换流站启动过程中对交流电网电压产生严重影响的各种因素。根据启动过程中电压电流的变化特性,指出在开始充电和旁路充电电阻时刻,变压器励磁涌流和换流器充电不完全等因素可能会造成交流电网电压严重跌落。提出采用选相合闸和延迟切除充电电阻的方法来解决上述问题,并通过实际换流站模型进行了仿真验证。     

真空断路器选相合闸空载变压器的试验研究

电力变压器是电网中至关重要的元件,并且是变电站中最昂贵的设备。如果空载时突然把变压器投入电网,由于变压器的非线性,在合闸瞬间会产生很大的励磁涌流,其幅值可达稳态时的几十倍或更高。通常励磁涌流的衰减速度要比短路电流的衰减速度更慢,在上述高幅值的励磁涌流下,很容易引起变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大以及电能质量降低等问题,而真空断路器的选相合闸能很好的解决这个问题。文中在某大功率试验站的6 kV网络试验回路上采用12 kV快速真空开关进行了空载变压器的合闸试验,试验中测量了真空断路器随机合闸、普通选相合闸和检测剩磁选相合闸空载变压器这3种情况下的励磁涌流,测得的涌流大小用于验证选相合闸的效果。试验结果表明与随机合闸相比,选相合闸能够显著减小励磁涌流,检测剩磁选相合闸与普通选相合闸相比更能显著减小励磁涌流,但是即使采用了检测剩磁选相合闸的方法,真空断路器的预击穿特性也对选相合闸效果存在影响。     

计及剩磁的空载变压器选相合闸研究

随机合闸空载变压器产生的励磁涌流容易引起电力变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大以及电能质量降低等问题。采用选相合闸技术来抑制空载变压器励磁涌流。实现空载变压器选相合闸的关键是有效预估变压器切除后铁芯中的剩磁。在分析选相合闸空载变压器原理的基础上,提出基于数值积分的铁芯剩磁测量方法。采用PSCAD/EMTDC软件对变压器空载合闸进行了仿真,仿真结果验证了选相合闸技术的有效性。搭建空载变压器选相投切试验平台,进行了空载变压器随机合闸、选相合闸试验。试验结果表明:与随机合闸相比,计及剩磁的空载变压器选相合闸能够有效地抑制励磁涌流,同时验证了剩磁测量方法的有效性。最后,针对三相联动断路器提出了相适应的空载变压器选相合闸策略,仿真结果验证了其有效性。     

葛洲坝换流站换流变压器的充电试验

5月4日葛洲坝换流站站系统调试进行了投切空载换流变压器试验。试验的目的在于考核换流变压器空载投切过程中承受励磁涌流的冲击能力、过电压水平及继电保护装置在投切过程中的行为,试验达到了预期的目的。     

断路器的相位控制技术及应用

断路器的相位控制技术是通过控制断路器在系统电压或电流的特定角度下进行分合闸,来减少投切空载线路、空载变压器、电容器等设备时所产生的过电压和涌流,笔者对断路器的相控技术的基本原理进行了介绍,着重对运用在龙泉换流站、江陵换流站和宜都换流站的500 kV交流滤波器断路器中的相位控制技术进行了分析。     

HVDC换流站投切交流滤波器用断路器特殊性能要求

高压直流换流站内交流滤波器组容量大,投切频繁,因此对投切它的断路器的要求有别于常规交流断路器。文中以国内多个已建高压直流工程成套设计为基础,总结换流站投切交流滤波器的各种工况,并利用EMTDC建立模型进行仿真计算,对交流滤波器用断路器的恢复电压、合闸涌流以及开断容性电流等特殊要求进行研究,认为对于高压直流换流站投切交流滤波器用断路器,应增加型式试验和容性电流开断试验,小组断路器应配置选相合闸装置或加装合闸电阻。     

基于可变合闸角的变压器励磁涌流抑制方法

变压器空载合闸励磁涌流可能引发电网安全问题,采用固定峰值选相合闸抑制励磁涌流的技术尚有提升空间。提出一种基于可变合闸角的励磁涌流抑制方法及控制策略,采用主变压器高压侧或低压侧的电压互感器测算剩磁,并根据剩磁情况调整目标合闸角,阐明了影响剩磁的关键因素及目标合闸角优选原则。试制了装置样机并通过动模仿真及开关带电试验验证了该方法的有效性,为工程实用化提供参考。     

基于可变合闸角的变压器励磁涌流抑制方法

变压器空载合闸励磁涌流可能引发电网安全问题,采用固定峰值选相合闸抑制励磁涌流的技术尚有提升空间。提出一种基于可变合闸角的励磁涌流抑制方法及控制策略,采用主变压器高压侧或低压侧的电压互感器测算剩磁,并根据剩磁情况调整目标合闸角,阐明了影响剩磁的关键因素及目标合闸角优选原则。试制了装置样机并通过动模仿真及开关带电试验验证了该方法的有效性,为工程实用化提供参考。     

±800kV侨乡换流站500kV交流滤波器小组断路器选相合闸问题分析

±800 k V侨乡换流站500 k V交流滤波器562、583小组断路器选相合闸功能投入后,出现无法在电压过零点进行准确合闸的问题。通过分析断路器选相合闸装置的功能原理和实际配置,进行了断路器机械性能和带电分合等试验,认为选相合闸装置的电气合闸时间要短于机械合闸时间,选相合闸的定值整定应适当考虑预击穿时间,必须对断路器的机械特性、预击穿特性进行试验验证,才可以确定正确定值序列,同时保留合理裕度。在合理设置选相合闸控制定值后,最终实现交流滤波器在电压过零点准确合闸。     

智能相控断路器在35kV并联电容器投切中的应用

某500 kV变电站利用SF 6断路器投切35 kV并联电容器组时,连续发生2起串联电抗器设备故障,分析原因是在投切操作过程产生了较大的涌流及过电压,引起干式空心电抗器发生匝间短路故障,严重威胁系统的安全运行。为了避免此类故障的再次发生,提出采用适用于投切35 kV并联电容器组的智能相控断路器来抑制合闸涌流,降低分闸重燃概率。为验证智能相控断路器的有效性,首先分析了投切涌流及过电压产生的原因和相控开关技术的原理,然后将智能相控断路器应用于该500 kV变电站的35 kV无功补偿系统,并分别对智能断路器与普通断路器进行多次分合闸对比试验,试验结果表明:普通断路器随机投切电容器组产生的最大涌流为4.2(标幺值,下同),过电压为1.81;智能相控断路器投切电容器组产生的最大涌流为2.3,过电压为1.4。试验结果证实智能相控断路器的应用能够从源头抑制合闸涌流和过电压,提高无功投切效率和系统安全性。     

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。     

Simple Switching Technique Reduces Inrush Current in Transformers Connected in Parallel

Many transformers may be connected in parallel to a distribution busbar to supply the load. Restoration of power supply after a black-out is carried out by switching on the transformers one by one, producing high inrush current at the instant of switching of each transformer. It is proposed that circuit breakers connected to all transformer secondaries should be closed first. Then, closing the primary side circuit breaker of the first transformer also energizes all remaining transformers from the secondary side. Inrush current in the first transformer with closed secondary circuit breakers of all transformers does not increase to a very high value. No inrush current is produced during subsequent switching of any other transformer from the primary side, as they are already energized from the secondary side.     

特高压交流变电站用磁控式动态无功补偿技术方案

1 000 kV交流特高压变电站110 kV侧并联无功补偿电容器组具有电压等级高、容量大等特点。通过对1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程110 kV无功补偿装置的电容器和电抗器投切控制进行仿真分析,特高压输电系统因无功补偿装置频繁投切时产生的合闸涌流和系统电压波动不容忽视。讨论了110 kV磁控式动态补偿的设计方案,通过对设计方案进行仿真分析,结果表明采用磁控式动态无功补偿技术可以避免并联电容器组频繁投切,有效地稳定系统的电压波动。     

Current-interruption testing of vacuum switching devices

In the international IEC standards for medium and HV switching devices no distinction in test requirements is made between switching devices with different arc-quenching media, like SF₆, oil and vacuum. This had led to the situation that due to the different technology of arc interruption applied, various aspects of the prescribed test-procedures have a different weight in terms of severity for various types of breakers. Additional test-requirements and interpretations that are specific to vacuum switching devices have been formulated commonly by the joint major test laboratories. In this contribution, the background and practical application of several procedures, now generally adopted by certifying test-laboratories, regarding the peculiarities of vacuum switching devices are elucidated. Because the vacuum switching device has an excellent capability to interrupt current of high frequency, the main part of this contribution will be related to the consequences for test procedures of this aspect that is not encountered in SF₆ or oil breakers. In particular, the judgment of non-sustained disruptive discharges, multiple re-ignition and virtual current chopping in test-circuits is addressed. Results of a new high-resolution high-frequency current-zero measuring system are presented. This system is able to give insight into the high-frequency arc phenomena in the immediate vicinity of are interruption, and is designed to get more specific information on arc behavior during standard high-power tests     

Field tests of a circuit breaker synchronous control

A circuit breaker synchronous control interface which controls the point-on-wave at which shunt reactor circuit breakers open or close has been developed and tested on Hydro-Quebec's 735-kV power system. It takes into account the influence of outdoor temperature on the breaker closing and opening times. It is also equipped with a reignition and a high-inrush-current detection system. Opening tests at different preset arcing times were conducted and the arcing time range where there are no re-ignitions in air-blast breakers was established. The tests showed that the interface is a valuable device for the elimination of re-ignitions associated with the interruption of small inductive currents. Closing tests have shown that the interface is also useful for the limitation of high inrush currents by selecting an appropriate point-on-wave for circuit breaker closing