抽能型高压并联电抗器磁路等效模型及匝间保护方法

抽能型高压并联电抗器(简称“抽能高抗”)是一种既可以为长距离线路提供无功补偿又可以为开关站提供站内用电的新型并联电抗器。铁心上布置的若干气隙在使抽能高抗获得良好线性伏安特性的同时导致了主电抗绕组与抽能绕组间的弱磁耦合。针对抽能高抗这种特殊结构，采用空心变压器模型只能满足抽能高抗端口特性的要求，难以表达抽能高抗实体结构中具体的电磁耦合关系，该文在分析其电磁耦合特性的基础上，提出基于磁路分解的抽能高抗等效建模方法，通过构建抽能高抗的三段磁路等效模型来模拟抽能高抗在额定运行工况及区外故障发生时的电气特性。在所提模型的基础上，针对抽能绕组匝间故障保护灵敏度不足的问题，进一步研究并提出了基于零序电流比值及相位差异的抽能绕组匝间保护新方法，该方法无需引入电压量且无需整定，能够有效识别主电抗绕组和抽能绕组匝间故障并具有较高的灵敏度。最后通过动模试验和仿真试验对比，验证了所提抽能高抗等效模型的准确性及匝间保护方法的有效性。     

变压器式可控并联高压电抗器的稳态建模

详细讨论了变压器式可控并联高压电抗器(CSRT)的工作原理,深入分析了CSRT各低压控制绕组之间的耦合关系,并在此基础上建立了CSRT等值阻抗的稳态数学模型,该模型仅含有实验易获取的变压器漏抗参数。利用本文的数学模型,计算了某变压器式可控并联高压电抗器等值电抗与触发角、控制绕组数的定量表达关系,验证了CSRT电抗可连续调节的特性。另外,从实际超高压电网的可控高抗工程应用角度,分析了特殊故障引起安控动作之后轻载运行电压高的问题,并研究了可控高抗投入对系统母线电压水平和关键断面传输功率的影响。     

基于瞬时漏感参数特性识别电流互感器匝间短路故障

提出一种快捷的电流互感器匝间短路等效瞬时漏感的计算方法,通过二次侧绕组直流电阻、漏感、二次侧负载等相关试验参数和二次电流采样值便可计算出电流互感器匝间短路等效瞬时漏感.对计算结果的分析可知,电流互感器发生匝间短路故障时,其故障相与非故障相的等效瞬时漏感相位相反,且非故障相的等效瞬时漏感为无穷大.仿真实验结果验证了上述特性,其可以作为电流互感器匝间短路故障的判据.另外,仿真实验结果显示,正常运行时,各相等效瞬时漏感的计算值呈现正负交替的特征,可作为电流互感器匝间短路故障的判据.电流互感器正常运行时,根据二次不平衡电流计算出的等效瞬时漏感幅值随不平衡电流变化,利用该特性可防止保护在流过不平衡电流时误动.     

探讨干式电抗器匝间短路故障与漏磁场的关系

干式电抗器经常发生事故,事故分析表明,所有烧毁的电抗器都发生过匝间短路故障,依据麦克斯韦方程可知,发生匝间短路故障的电抗器等效于一台干式空心自耦变压器,低压侧匝数很少,变比很大,短路环中电流密度远超过正常的设计值,短路环会严重过热而烧毁电抗器,引起火灾。为了及时发现干式电抗器的匝间短路故障,本文通过研究三相品字形布置的干式并联电抗器对称中心位置的不平衡磁通在电抗器发生匝间短路故障前后的变化分析该组电抗器的健康状态,并且通过模拟匝间短路试验的方法检验这一论证结果,说明品字形布置干式电抗器匝间短路故障与对称中心位置漏磁场变化量之间存在的关联关系。     

变压器式可控电抗器绕组电流分析

为提高变压器式可控电抗器的工作效率,对绕组电流进行了分析。为此,基于顺次单支路工作模式下的绕组分级原则,在考虑所有绕组自、互漏抗影响的基础上,推导出了不同工作状态下的绕组电流、额定电流利用率与等效漏抗的函数关系,并给出了能使电抗器高效工作的等效漏抗设计要求。通过算例说明等效漏抗会影响控制绕组电流的分配,导致额定电流利用率低下,并由此提出电抗器设计需满足"小漏抗"原则。结果表明,当等效漏抗小于由功率递增级数、绕组额定电流利用率设计值、第1级控制绕组容量比、绕组个数及短路电抗确定的最大值时,控制绕组额定电流利用率可以满足设计要求,即变压器式可控电抗器可工作于高效状态。     

晶闸管控制变压器式可控高抗本体保护方案

基于晶闸管控制变压器(thysistor controlled transformer,TCT)式可控高抗的本体结构和工作原理,对TCT式可控高抗本体保护配置进行了探讨,包括网侧绕组保护、控制绕组保护以及补偿绕组保护。重点对控制绕组保护进行了研究,分析了控制绕组各类故障的故障特征,结合数字仿真结果,指出了传统电抗器保护应用于TCT式可控高抗控制绕组在应对控制绕组引线单相接地故障、匝间故障和阀短路故障时存在可靠性或灵敏性不足的问题。针对上述问题提出将控制绕组侧电流互感器移至晶闸管阀末端并增设零、负序电流保护。     

特高压磁控式并联电抗器保护配置方案及其性能分析

可控高抗安全运行关系到系统的无功平衡和电压稳定,对保护要求甚高。磁控式可控高抗不仅包括网侧绕组,还设有控制绕组和补偿绕组,其本体保护配置较其他类型的可控高抗更为复杂,相关研究成果鲜有报道。基于一种在我国西北地区已实际投运的特高压磁控式并联电抗器的本体结构,对其本体保护配置进行了深入探讨,结合工程经验指出了传统保护应用于磁控式可控高抗存在的问题并给出了解决方案。介绍了网侧绕组和补偿绕组的保护配置情况及相关注意事项,详细分析了控制绕组各类故障的故障特征,提出以直流母线过电压保护作为控制绕组接地故障的主保护,同时指出传统零序功率方向保护应用于控制绕组匝间和相间故障时灵敏度不足,宜采用负序功率方向保护。     

干式空心电抗器匝间绝缘故障位置与电气参数之间关系

为了求得干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测的有效方法,建立空心电力电抗器匝间绝缘短路故障时的等效电路模型,给出了等效阻抗、等效电抗、等效电阻及损耗因数4个电气参数的计算方法。分别对不同匝间绝缘短路故障位置下串联和并联空心电抗器的电气参数进行计算,并对不同温度下各个电气参数的变化进行了研究。结果表明:在相同故障位置下串联空心电力电抗器参数变化的范围明显大于并联空心电力电抗器的变化率范围,且损耗因数的变化最大,其次是等效电阻,而等效电抗和等效阻抗的变化很小;同时发现随着电抗器导线温度的升高,空心电力电抗器发生匝间绝缘故障时的电气参数变化都在逐渐减小。建议选择损耗因数作为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障监测的电气参量,为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测提供了理论依据。     

一种基于电流比变化量的变压器匝间短路保护方法

变压器匝间短路特别是少匝数短路时,现有保护很难检测并发现故障。基于变压器绕组两侧电流比值与两侧绕组匝数比值之间的对应关系,提出了一种电流比变化量匝间保护方法,构建了保护动作判据。该方法不仅能躲过变压器内部相间故障及变压器外部短路的影响,还能区分匝间短路故障相,具有很高的保护灵敏度。通过对试验变压器进行的内部匝间短路试验,验证了所提方法的有效性。     

一种并联高压电抗器匝间保护的整定计算与校验

匝间保护是并联电抗器非常重要的一种主保护,在500 kV超高压电网中应用广泛,主要用来保护电抗匝间短路。介绍了应用于500 kV输电线路的并联高压电抗器SG R751 保护装置匝间保护的原理和零序阻抗圆的计算方法;同时介绍了匝间保护的整定计算方法和计算原理;并给出了计算实例,测算出了匝间保护动作电压的特性曲线。该方法同样适用于WDK-600 等应用了零序阻抗继电器的高抗保护装置。     

基于等效电感的超高压并联电抗器匝间保护新原理

介绍了超高压并联电抗器的匝间故障情况．提出了一种基于等效电感的新的匝间故障保护原理,建立了基于能量损失函数的微机保护数学模型。根据仿真模型,利用EMTP仿真了超高压并联电抗器的匝间故障、外部故障、电抗器空投等几种工作状态。仿真结果表明该原理行之有效。     

单相变压器漏感参数识别计算方法研究

变压器漏感参数的识别可以作为变压器故障判别依据,对变压器漏感的准确识别是变压器故障判别的关键。根据回路平衡方程,提出了基于最小二乘法的单相变压器的漏感识别方法。并通过EMTP-ATP仿真和动模实验室的单相变压器试验验证,仿真测得漏感识别相对误差0.2%,试验测得变压器的漏感与铭牌参数计算的漏感值相对误差3.84%。此外,还在变压器不同饱和程度和不同频率下测量了变压器的漏感值。试验结果表明,基于二乘法的变压器漏感参数识别方法能够正确识别变压器的漏感值,变压器的漏感值与其饱和程度和频率无关。     

固态限流器对双端电源系统正常运行的影响

详细分析了新型固态限流器对单机-无穷大系统启动暂态过程和稳态运行的影响,得出以下结论：启动过程中限流器直流电感的充磁使线路电流上升减慢;耦合变压器漏抗和桥路损耗等影响发电机功角和励磁电压;直流限流电感（电抗）与单机一无穷大系统联线阻抗之比越小,其启动充磁对系统的影响越小;耦合变压器漏抗越低,对系统稳态运行影响越小。分析和仿真均验证了直流电感按限流要求设计时,固态限流器对系统的运行没有明显影响,若采用低漏抗耦合变压器或带旁路电感则可进一步降低这种影响。     

基于等效瞬时漏感与回路方程的变压器保护原理

在变压器回路方程的基础上，提出一种利用等效瞬时漏电感实现变压器保护的新方法。该方法不依赖于变压器铭牌上的短路电抗等参数，能实时监测变压器各侧漏电感的变化情况。因此，通过计算等效瞬时漏感参数，可同时提高变压器保护的灵敏性和可靠性。该方法计算量小，对三绕组变压器同样适用。两套动模试验分析结果表明，该原理不受励磁涌流的影响，能够可靠、迅速的切除变压器内部故障，对轻微故障也有足够的灵敏度。     

基于等效瞬时漏电感的变压器保护新原理

在变压器模型回路方程的基础上,应用等效瞬时漏电感,提出了一种新型变压器保护原理。在内部故障的情况下,绕组变形将会导致漏电感参数发生变化;而在正常运行、外部故障和励磁涌流情况下,变压器漏电感等内部结构参数不会发生改变。因此,通过计算等效瞬时漏感参数,可有效地识别变压器的运行状态。2组动模试验分析结果表明,该原理不受励磁涌流的影响,能够迅速、可靠地切除变压器内部故障,对轻微故障也有足够的灵敏度。     

用于内部故障分析的变压器电感参数计算模型

针对电力变压器内部故障分析和保护的需要,详细分析了现有模型中确定电抗参数或电感参数存在的问题,指出问题的关键是没有考虑到发生内部短路故障之后,变压器内部的漏磁场分布发生了变化,因而用变压器没有故障时的漏电抗或漏电感推算发生故障后的模型参数是不正确的。在此基础上,提出了一种满足磁势平衡关系并且适用于具有任意截面形状和大小的线圈的漏电感计算模型。     

变压器轻微匝间故障的保护

首先对一次１１０ｋＶ／１０ｋＶ,３１５００ｋＶ·Ａ变压器的轻微匝间故障进行了分析,继而导出对变压器轻微匝间短路的实用计算方法。最后根据轻微故障的特点提出对变压器比率差动继电器通用特性选择的建议,供同仁参考。     

一种基于功率损耗突变的变压器匝间保护

在分析了现有的变压器保护的基础上,建立了变压器的电磁暂态模型,对匝间短路故障的暂态过程进行了仿真.针对差动保护在反映匝间故障时灵敏度不足的问题,结合对已有的基于电流电压的变压器保护理论的分析,提出了一种基于损耗功率突变的变压器匝间保护方案.通过实时计算有功损耗与无功损耗之间的比值,故障时该比值将发生较大的突变,从而可测量到轻微匝间故障,可有效的补充差动保护在反映轻微匝间故障的灵敏度不足的缺陷.     

发电机匝间保护误动作的分析及处理

发电机变压器组成套保护装置采用发电机纵向零序过电压及故障分量负序方向型匝间保护,当发电机出口电压互感器一次熔断器熔断时保护会误动,经过分析此类型的匝间保护原理及逻辑框图,通过整改及运行调整等相应措施．避免发电机匝间保护误动作跳闸。     

An experimental approach for investigating low-level interturn winding faults in power transformers

Interturn faults are one of the most prevalent and potentially destructive electrical faults in power transformers. In spite of an extensive interturn fault detection literature, the issue still constitutes an open problem. The difficulty is mainly caused by lacking of enough information on the characteristic signatures associated with interturn faults which were not clearly brought out by the previous studies. This contribution is aimed at obtaining a better understanding of the physical behavior of the power transformers in the presence of interturn faults as well as extracting several features which would be useful to specify the transformers interturn faults. The approach keeps at disposal a 100 kVA distribution transformer on which interturn faults were imposed and an experimental setup consisting of an instrumentation system and suitable transducers which enables monitoring selected characteristics of the transformer. The paper examines the faulted transformer performance under various fault and transformer operating conditions. Unique characteristic fault-signatures derived from the experiments will provide an important basis for developing more reliable and sensitive methods to detect interturn faults on the transformer windings well before such faults lead to a catastrophic failure with serious damage to the windings.