特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用

变压器空载合闸励磁涌流注入电网可能引起严重的电压暂降或谐波过电压问题,对交直流系统及设备的正常安全运行造成不利影响,目前国内多次出现超、特高压主变空载合闸励磁涌流引起电网异常的问题。选相合闸技术已在国内电厂升压变、高压直流系统换流变等场景有实际应用,但在特高压交流系统中尚属空白。针对国内在晋北特高压交流变电站示范开展的特高压主变选相合闸技术应用实践,介绍了基于剩磁测算的特高压变压器选相合闸技术原理,并结合晋北站特高压交流工程调试系统工况开展建模仿真,比较分析了不同措施抑制变压器励磁涌流的效果,并结合现场实测结果进行验证分析。结果表明,特高压主变断路器采用选相合闸技术可以有效抑制合空变励磁涌流,推广应用价值良好。研究成果可为特高压交流工程设计、设备选型提供参考。     

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。     

1000 kV变压器励磁涌流及抑制方法仿真研究

采用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,建立了计及铁心饱和与磁滞特性的1 000 kV变压器励磁涌流仿真模型,研究了多种合闸工况下1 000 kV变压器励磁涌流及断路器选相分合闸装置对励磁涌流的抑制效果,结果表明:当考虑断路器动作时间误差时,选相分合闸装置对变压器励磁涌流的抑制效果降低,提出了联合断路器选相分合闸与并联合闸电阻方案,加强励磁涌流抑制效果,保障电力系统安全稳定运行。     

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。     

330 kV变压器合闸励磁涌流分析

分析330 kV变压器合闸励磁涌流的影响因素,根据TRANSMAG-2D软件仿真计算结果和现场主变投运时的实际情况,得出不同的合闸角和剩磁是造成变压器在合闸时出现差异的主要原因。合闸角、剩磁及电网电压超过变压器实际档位电压时,对励磁涌流的影响较大,可对主变进行直流电阻测量后进行消磁处理,并在主变送电前将主变分接档位调整至1档。     

新型大容量变压器无涌流合闸装置

电力机车、动车组地面联调试验需要使用25 k V单相电源,采用大容量三相变单相变压器进行变换,变压器在空载合闸时产生很大的励磁涌流,这种励磁涌流会使变压器不能正常投入运行。为抑制这种励磁涌流,分析了试验站常用的2种抑制方法,介绍了新型无涌流合闸装置原理,采用三相分级电抗器与分接开关相配合,逐级升压,成功消除了变压器合闸时的涌流。     

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。     

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。     

220 kV主变压器空载投运差动保护误动作分析

正变压器运行状态的好坏直接影响着整个变电站的安全运行。变压器空载合闸时会产生励磁涌流~([1]),励磁涌流不仅会导致变压器投运失败,还会损坏相关的电气设备,严重的会导致供电系统大面积停电。1现场情况某220 kV变电站有两路进线电源,分别经气体绝缘全封闭组合电器(GIS)设备2211、2212间隔接入4、5号母线。2245母联开关在合闸位置,4、5号母线并列运行。220kV系统4号母线经2202间隔开关带主变(冷备用)运行。合上220 k V变电站主变2202断路器时,断路器瞬时断开,监控后台出现主变     

变压器合闸时励磁涌流分析及对策

变压器励磁涌流可使变压器投运时引发变压器的继电保护装置误动,造成电网电压骤升或骤降,影响电气设备正常工作,严重时会造成大面积停电.通过对变压器合闸时产生励磁涌流的分析,总结了励磁涌流的特点,并依据励磁涌流含有数值很大的高次谐波分量及励磁涌流波形之间出现间断角的特点,提出了对励磁涌流的抑制和解决方法,以减少励磁涌流的影响.     

串联合闸电阻的变压器励磁涌流抑制策略研究

变压器在空载投运时,因励磁涌流引起的继电保护误动时有发生。从励磁涌流产生机理及电路模型出发,借助数学手段分析励磁涌流与磁链、合闸相角和合闸电阻之间的关系,阐明串联合闸电阻抑制变压器励磁涌流的基本原理,通过Matlab软件中Power System Block的仿真计算及实验对得出的结论进行验证,为研究合闸电阻对供电系统及励磁涌流的影响提供一定的理论参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于选相合闸技术的变压器励磁涌流的仿真分析

变压器空载合闸过程中产生的励磁涌流,易使变压器继电保护误动作,也会对变压器设备和电网产生不利影响。相对于多种外部措施限制涌流的方法,选相合闸技术可以更有效地削减励磁涌流。笔者从变压器空载合闸的暂态过程着手,针对励磁涌流进行了理论计算分析和仿真分析,通过分析验证了相关方法减小和抑制励磁涌流的效果和存在的局限性,结果表明变压器选相合闸的方法能够最有效消除励磁涌流,从而减小对系统的冲击;同时针对同步开关技术的误差时间进行了分析仿真,结果表明合闸的时间误差需要控制在0.5 ms以内。     

断路器合闸电阻对变压器励磁涌流的影响

为了分析在不同合闸方式下断路器合闸电阻阻值对变压器励磁涌流的影响,使用EMTP软件进行了仿真计算,计算结果表明,断路器合闸电阻对变压器励磁涌流峰值有明显的削弱作用,在确定是否取消断路器合闸电阻时,应考虑到它对励磁涌流的影响。     

一种静态开关控制的电力机车励磁涌流抑制技术

针对电力机车过分相区时主变压器励磁涌流对机车安全运行及牵引电网系统造成的不良影响,提出了一种静态开关控制的电力机车励磁涌流抑制技术。该技术利用电力电子技术通过控制静态开关分合的时间来控制机车变压器原绕组侧的电压,使变压器铁心磁通在过零点及零点附近可允许范围内时实现开关的分合;并提出了一种静态开关可合闸范围确定方法,确定出静态开关的可合闸范围,使静态开关在该范围合闸时,机车主变压器不会产生励磁涌流。最后,利用所提方法建立了该静态开关控制的电力机车励磁涌流抑制系统的仿真模型,仿真结果表明,电力机车在过分相区时,开关合闸瞬间电力机车主变压器没有产生励磁涌流,验证了所提方法的可行性。     

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。