换流变压器编组和受端电网结构对其直流偏磁的影响研究

溪洛渡—浙西±800kV直流输电试运行期间,金华换流站的换流变压器发现了严重的直流偏磁问题。针对溪洛渡—浙西UHVDC的受端电网结构和金华换流站4组换流变,建立了考虑换流变编组和受端电网结构等影响因素的直流偏磁电流计算模型,运用比较分析法和节点电压法计算了换流变的直流偏磁电流,研究了换流变编组和受端电网结构对换流变直流偏磁的影响。研究的结果表明:当1/2单极大地满负荷运行时换流变的直流偏磁最严重,换流站500kV母线馈线长度、回路数及所连变电站距接地极的距离是影响换流变直流偏磁严重程度的主要因素,建议在UHVDC的受端电网构成和结构的规划与设计中考虑减小流入换流变直流电流的措施。     

温度及直流偏磁对换流变压器铁心磁性能及磁场问题影响的研究

测量了30ZH120电工钢片在不同直流偏磁及温度条件下磁特性,经过迭代计算得到了考虑偏置磁通后的B-H曲线。基于一台产品级750kV换流变压器(哈密-郑州特高压直流输变电工程),仿真计算了不同直流偏磁及温度条件下换流变压器磁场分布和空载电流,结果表明:直流偏磁和工作温度影响电工钢片和换流变压器铁心线性区和非线性区,随着温度及直流偏磁的增加,换流变压器铁心磁通密度和空载电流增加,因此,在设计中应该考虑温度及直流偏磁的影响。     

换流变压器振动噪声问题研究综述

随着我国特高压输电工程的不断建设,容量大、电压等级高的换流变压器数量激增,其产生的振动与噪声问题对设备本身及周边环境造成了较大危害,所以换流变压器振动噪声机制及控制问题受到了国内外学者的密切关注。本文从换流变压器振动噪声产生机理、特性、影响因素以及减振降噪措施等方面对国内外研究进展进行综述,归纳了铁心、绕组的振动机理及影响因素;给出了谐波和直流偏磁对铁心、绕组振动的影响;总结了抑制换流变压器振动的有效措施,从振动源和传递路径两方面对减振降噪措施进行了梳理,本文的研究成果对换流变压器的结构优化和减振降噪研究具有重要指导意义。     

交流线路对平行架设特高压直流线路的影响及限制措施

随着电力需求的不断增长以及输电线路走廊资源的紧缺,在一些地区可能出现特高压直流线路与交流线路平行架设或同走廊的情况。根据向家坝—上海南汇±800kV特高压直流主回路参数和规划的1 000 kV交流线路数据,采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统的仿真模型。计算了交/直流线路不同平行架设长度、不同接近距离下特高压直流线路上感应的工频电压、电流。研究了换流变阀侧直流偏磁电流与直流线路工频感应电流的关系,给出了换流变阀侧直流偏磁电流的计算结果。最后对交/直流线路的平行长度,它们之间的接近距离以及抑制换流变压器阀侧直流偏磁电流的措施提出了建议。     

基于直流偏磁影响下变压器本体振动与噪声的在线监测

地磁感应电流或换流变压器中的直流电流分量易造成直流偏磁现象。而直流偏磁又是使变压器振动、噪声增大的主要原因,所以振动噪声水平是反应直流偏磁状态下变压器运行情况的重要指标。因此,针对直流偏磁对变压器带来的影响,本文开发了适用于交流变压器的振动与噪声实时监测系统,并专门编制了相应的采集和分析软件,可实现对振动时域频域波形的实时监测。系统分析了交流变压器直流偏磁电流对变压器振动与噪声的影响规律,从测点选择方法、监测思路及监测结果评价等多方面系统研究了交流变压器振动与噪声监测方法,为系统开展交流变压器振动和噪声的研究,分析变压器可能存在的故障提供了依据。     

±800 kV换流站换流变组装场地优化

换流变组装场地的研究涉及到换流变压器外形尺寸、换流变安装组织原则、换流变布置方式等。在对换流变安装组织原则和布置方式等关键因素进行分析优化的基础上,提出了±800 kV特高压换流站中换流变组装场地的基本确定原则,并应用在我国第1个大容量特高压直流输电项目中,获得了较好的工程应用价值。     

±800 kV换流站换流变组装场地优化

换流变组装场地的研究涉及到换流变压器外形尺寸、换流变安装组织原则、换流变布置方式等。在对换流变安装组织原则和布置方式等关键因素进行分析优化的基础上,提出了±800 kV特高压换流站中换流变组装场地的基本确定原则,并应用在我国第1个大容量特高压直流输电项目中,获得了较好的工程应用价值。     

特高压换流站三柱四绕组结构换流变压器谐波抑制研究

换流变压器是特高压直流输电系统换流站的重要组成部分,是承担交直流转换的核心设备之一。考虑到换流变易受由阀侧导通引起的谐波电流和无功缺额的影响而产生绕组故障和铁心震动等问题,提出一种新的适用于特高压直流输电系统的空间棱柱结构三柱四绕组式换流变压器模型。基于统一磁等值电路理论,给出了该模型的电磁耦合电路,通过附加绕组等值负磁通来实现谐波滤除功能。利用电磁耦合电路等效电路,依据附加绕组对谐波的分流作用,削弱阀侧谐波电流向网侧传递的影响。在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流输电系统与三柱四绕组式换流变模型,通过仿真计算,验证了所提出换流变电磁耦合模型的正确性。仿真结果表明,依据该电磁耦合模型设计的等效电路能在不影响原有系统正常换流的前提下有效提升换流变网侧电压电流波形质量。     

交直流线路同塔输电对换流变直流偏磁的影响

华东地区输电线路走廊资源紧缺,为了充分利用架空线路走廊,将出现特高压直流线路与交流线路同塔架设的情况.根据规划的宁东-绍兴±800kV特高压直流主回路参数和华东地区交直流同塔线路数据,采用EMTDC建立了交直流输电系统的仿真模型.计算了交流线路输送功率、直流系统运行工况以及同塔段位置对直流线路工频感应分量的影响,给出了工频感应分量沿直流线路的分布规律.研究结果表明,由于直流线路上的工频感应分量与直流额定电压和电流相比很小,故对直流滤波器、平波电抗器和换流阀的参数选择影响不大,而工频感应分量所引起的换流变压器(简称换流变)阀侧直流偏磁电流则会对换流变正常运行产生一定程度的不利影响.最后,根据换流变可承受直流偏磁电流的能力,给出了可能的同塔架设的长度,并提出了限制直流偏磁电流的措施.     

交直流输电线路并行对换流变的直流偏磁影响及对策

交直流输电线路平行接近时,交流线路通过感性耦合在直流系统中会感应出交流分量．该交流分量经过换流器后会产生直流分量并流经换流变压器,导致换流变压器偏磁,影响直流输电系统的安全运行。本文针对交流输电线路对平行接近的直流输电系统产生的感性耦合影响问题开展研究,分析交流输电线路通过磁场耦合到直流线路中的交流工频分量的强度,研究由此影响造成的换流变阀侧直流偏磁电流,提出减小或抑制换流变阀侧直流偏磁电流的措施。     

超高压交流线路对平行架设特高压直流线路的电磁感应

交流输电线路与特高压直流输电线路平行架设时,通过电磁耦合交流线路会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。感应产生的工频电流,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,会导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了交／直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设的特高压直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了交／直流线路平行架设长度、接近距离、土壤电阻率、杆塔接地电阻等因素对特高压直流线路的工频电磁感应影响。另外,对比分析了超高压紧凑型线路、常规型线路分别与特高压直流线路平行架设时特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

特高压交流线路对平行架设特高压直流线路的工频电磁感应影响

特高压交流/直流输电线路平行架设可以提高走廊利用率。同时,特高压交流线路通过电磁耦合会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。在直流线路上感应产生的工频电流分量,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了特高压交/直流线路平行架设长度、接近距离、线路换位以及单相接地故障等因素对工频电磁感应的影响。另外,对比分析了特高压单、双回线路与特高压直流线路平行架设,特、超高压交流线路与特高压直流线路平行架设下特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

特高压换流变故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响

从磁链变化角度分析特高压换流变压器(简称换流变)阀侧发生单相接地故障时由换流阀单向导通性引起的励磁涌流(定义为故障性涌流)的产生机理和变化特点。以特高压直流输电系统中某一换流变为例,分析故障性涌流对换流变差动保护动作特性的影响。研究结果表明,故障性涌流容易导致换流变区外故障转区内时差动保护误闭锁。针对该问题,进一步分析发现,由于换流阀的单向导通性使得转换性故障发生后差动电流的直流分量存在由负极性到正极性反转的特征,进而利用该特征提出换流变差动保护闭锁逻辑改进判据。仿真结果证明了所提判据的可靠性。     

直流偏磁对变压器振动噪声的影响

取向硅钢片的磁致伸缩特性是引起变压器振动噪声的主要原因,并且直流偏磁在很大程度上加剧了变压器的振动噪声。本文首先测量了取向硅钢在不同磁密下的磁致伸缩蝴蝶曲线族,研究了轧制方向(RD)和垂直轧制方向(TD)磁致伸缩的特性,同时研究了直流偏磁对磁致伸缩特性的影响,然后用平均磁致伸缩曲线来模拟取向硅钢片的磁致伸缩特性,并将其应用到直流偏磁条件下一台160k V·A干式变压器空载振动的有限元计算。最后实验测量了直流偏磁条件下变压器铁心不同位置的空载振动,以及随着直流偏磁的增大,噪声声压级的值。综合有限元计算和实验测得的空载振动噪声值,分析了直流偏磁对变压器振动噪声的影响。     

特高压换流变压器支撑件的直流偏磁损耗计算

根据抑制特高压换流变压器直流偏磁原因温升的需求,提出研究换流变压器铁芯钢质支撑件直流偏磁损耗的计算方法,为设计与制造抑制温升提供依据。根据换流变压器的短路阻抗大以及拉板、夹件结构的设计特点,采用Ansoft Maxwell仿真软件,建立了包括铁芯和油箱、拉板等支撑件的三维有限元模型,考虑短路阻抗和拉板、夹件等因素的影响,完成了励磁电流、涡流场分布及涡流损耗效应的计算。结果表明,与普通变压器相比,换流变压器直流偏磁油箱及铜屏蔽的涡流损耗增加得较快,以及铁芯拉板的开槽方式,也会造成拉板涡流损耗增大。     

变压器直流偏磁研究现状综述

直流偏磁可引发变压器噪声和振动加剧、无功损耗增加、继电保护故障等问题。从直流偏磁的产生原因及危害、直流偏磁计算、直流偏磁下变压器运行特性分析、直流偏磁抑制措施等方面进行了综述,对直流偏磁研究中存在的问题进行了分析,并给出了直流偏磁研究的整个流程,为直流偏磁研究提供了借鉴。     

特高压变压器绝缘结构

特高压交流变压器和特高压换流变压器容量大,耐受电压水平高,特别是特高压换流变压器需耐受交直流复合高电压,内部电场分布复杂,代表了变压器油纸复合绝缘和出线装置设计和制造的最高水平。为推进特高压输电工程,根据特高压交流试验示范工程和特高压直流示范工程的实践,给出了特高压交流变压器、特高压换流变压器的绝缘结构特点,分析了两种特高压直流换流变现有引线装置和套管的特性,介绍了特高压变压器、换流变的主、纵绝缘设计要求和型式。在此基础上,提出了特高压变压器(换流变)出线装置和套管的国产化推进方案。     

±800kV天—中直流对哈密电网变压器直流偏磁的影响

±800 kV天—中特高压直流工程在调试期间,为研究天中直流在单极大地方式运行时对新疆电网变压器直流偏磁的影响,新疆电网进行了变压器直流偏磁带电测量工作,尤其是对天山换流站所在的哈密地区电网直流偏磁进行了多点测量,并通过交流电网直流电流分布计算软件仿真计算分析新疆哈密电网变压器直流分布的情况。仿真表明,在天中直流大功率单极大地运行时,天山换流站周边近区的变电站中性点接地的变压器直流电流较大,实测发现某些天山换流站接地极周边近区变压器中性点的偏磁电流较大,与仿真结果基本相符合,严重威胁主变压器偏磁运行,后期通过在直流电流过大的主要变压器加装了直流偏磁抑制装置,大大降低了变压器中性点的偏磁电流,提高了哈密地区电网的安全性和可靠性。     

YY型和YD型换流变压器中性点电流差异化产生机理及抑制方法

高压直流输电系统在单极运行或遭受站内雷电流冲击扰动时,会引发YY和YD型换流变压器中性点电流的不平衡分布,电流差异过大时会造成换流变设备损害甚至直流闭锁。针对这一技术问题,本文基于变压器磁动势平衡原理,揭示了换流变中性点电流差异化产生的机理;提出了一种基于增加三角形联接第三绕组构造YY+d型换流变压器抑制中性点电流差异化的新方法,并基于实际工程换流变压器的参数搭建PSCAD模型进行了仿真验证。本文为换流变中性点电流差异化带来的工程问题解决方案的制定提供了技术依据,对实际直流工程中换流变压器的设计、运维和保护配置等有着参考和指导意义。     

YY型和YD型换流变压器中性点电流差异化产生机理及抑制方法北大核心

高压直流输电系统在单极运行或遭受站内雷电流冲击扰动时,会引发YY和YD型换流变压器中性点电流的不平衡分布,电流差异过大时会造成换流变设备损害甚至直流闭锁。针对这一技术问题,本文基于变压器磁动势平衡原理,揭示了换流变中性点电流差异化产生的机理;提出了一种基于增加三角形联接第三绕组构造YY+d型换流变压器抑制中性点电流差异化的新方法,并基于实际工程换流变压器的参数搭建PSCAD模型进行了仿真验证。本文为换流变中性点电流差异化带来的工程问题解决方案的制定提供了技术依据,对实际直流工程中换流变压器的设计、运维和保护配置等有着参考和指导意义。