用于直流配电网的直流变压器参数计算与分析

直流变压器是促进直流配电网发展的关键设备。针对多重模块化高频链直流变压器,首先考虑开关管的安全运行与输出电压纹波控制,分别对串联电感和直流电容的取值提出了设计方法;然后针对单移相控制下的直流变压器进行了详细的分析,得到其高频链环节的运行特征与谐波特性,提出了其数值解析模型并给出了直流变压器数值模拟计算流程图。最后在实验室搭建了实验样机,并将样机实验结果与数值模拟方案计算结果进行对比,证明了上述数值解析模型的正确性与有效性。     

基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的快速发展,十几年间世界范围内已建成数十个各种不同电压等级的VSC-HVDC工程。根据交流电网的发展历史,未来构建大规模直流电网是必然趋势。然而直流电网必须采用DC/DC变换器来充当直流变压器的角色,因此高效率、低成本的高压大容量DC/DC变换器是直流电网技术中亟待攻克的关键基础性课题。该文针对不同电压等级直流输电线路互联的技术需求,对经典低压DC/DC拓扑进行改造,推演出一系列基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器拓扑,并揭示此类拓扑的演化规律和换流原理。相比传统变换器方案,该拓扑可降低器件数量,提升拓扑转换效率以及减小变换器体积重量。最后,通过仿真和实验验证基于容性能量转移原理的DC/DC变换器的可行性。     

基于单相三柱变压器的直流偏磁实验与偏磁特性分析

太阳磁暴和直流输电在大地中形成的准直流电流和直流电流,会影响变压器铁心的磁化特性和电网的正常运行。利用单相三柱变压器进行不同直流偏磁条件下的直流偏磁实验。实验结果表明直流偏磁会影响变压器铁心的磁滞特性与励磁特性,直流磁通的大小与直流电流、交流电压相关。分析变压器铁心直流偏磁下的磁化特性,对于电力系统的安全运行、变压器的设计与制造有着重要的工程意义。     

用于HVDC系统互联的高频模块化直流变压器优化控制策略

针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。     

变压器直流偏磁的振动特性研究

阐述了围绕中性点直流电流导致变压器振动开展的研究工作.运用实验室模拟试验和现场实测,研究了直流偏磁导致的变压器振动频谱的频率分布,分析了偏磁电流、运行电压对振动强度、振动频率的影响,研究结果表明,直流偏磁会导致振动强度、振动奇次谐波和高次谐波的增加,特别是会引起非100 Hz整数倍的高频振动.     

土壤结构对直流入地电流分流特性的影响研究

高压直流输电系统单极大地回路运行时,从大地返回的直流电流通过接地网流入变压器中性点,从而引起变压器噪声增大、发热加剧等一系列不良后果。利用CDEGS软件对交直流互联系统进行建模仿真,直流输电系统以单极大地回线方式运行时,依据3种土壤分层结构分别计算了流经变压器中性点的直流电流量,得出了交流电网直流电流分布图。仿真结果表明:流经变压器中性点的直流电流因距离接地极的远近而变化,距离接地极越近,流经变压器中性点的直流电流量绝对值越大,近似呈对数函数形式分布;流经交流架空线路的直流电流值与土壤的分层结构、交流电网的拓扑结构以及距离直流接地极的远近相关。     

含DC-DC变换器的直流电网拓扑结构及其运行控制

结合中国陆上和海上新能源地域分布的特点,给出了一种适用于中国未来直流电网发展趋势的含DC-DC变换器的多电压等级直流电网拓扑结构,并对该拓扑结构的特点和优势进行了分析,提出了相应的系统启动、快速潮流分配、直流故障隔离和应对换流站退出运行的控制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真软件建立了该直流电网的仿真模型,并对所研究的运行工况进行了仿真分析。仿真结果验证了所提出的控制策略可确保直流电网灵活可靠运行。     

25kV高精度直流负高压源设计

介绍了一种用于工业分析的高精度直流负高压电源,电源输出电压25 kV,最大输出电流100 mA。电源通过BOOST电路校正功率因数和调节电压,用移相全桥把直流电逆变成高频方波,然后经高频变压器升压后倍压整流得到直流高压。用特殊材料和工艺设计制作的高频高压变压器解决了分布参数影响和绝缘耐压等难题,满足了高频高压和大功率输出的需要。实验运行表明:该装置输入功率因数高、输出电压稳定、纹波系数小。     

基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统分析

为了克服柔性中压直流配电网工频方案中变压器体积大、重量大、噪音大、控制不够灵活等问题,提出一种基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统。该系统中直流配电母线不仅包括中压直流母线,还包括低压直流母线;中低压直流母线之间通过直流变压器进行连接;低压直流母线用于接入各类分布式电源。该系统中高频链直流变压器的使用不仅实现了不同电压等级直流母线间的电压变换、能量管理,还可以有效提高系统功率密度。介绍了中压柔性直流配电系统架构,给出了高频链直流变压器以及其它典型换流器的设计和分析,并对直流配电系统的工作模式和控制器进行了设计。最后,搭建了仿真平台,验证了系统的有效性。     

基于MMC的高升压比直流变压器调制策略研究

现有的高压大功率DC/DC变换器研究开始更多地关注基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的face-to-face(F2F)拓扑。该拓扑由变压器连接两个模块化多电平换流器,易于根据电压等级扩展模块数量,因此,基于F2F的拓扑开始研究并应用在直流电网互联、新能源并网等领域。目前,基于该结构的直流变压器主要由其中频变压器提供变比。针对上述拓扑的特点,提出不依赖变压器变比的调制策略。采用该调制策略,可以灵活调节拓扑中各桥臂模块的通断改变电压变比,同时兼顾升压、降压功能。最后,在Matlab/Simulink中给出仿真算例,验证提出的方法的可行性。     

抑制主变压器中性点入地直流电流的几种措施

针对高压直流输电系统以大地回流方式运行时,有较大直流电流流过交流电网中部分中性点接地的变压器,对变压器正常运行造成影响,甚至损坏变压器的问题,分析了变压器中性点直流电流产生的原因,总结了抑制变压器中性点直流电流的几种措施,并对目前较为成熟的两种抑制直流措施（在主变压器中性点装电容隔直装置或反向直流注入装置）的工作原理及设备情况进行了介绍,比较了二者的优缺点,运行实践证明,两种抑制直流措施均能正确投入及有效抑制直流电流,使流经主变压器中性点的直流电流降至允许范围内,可确保主变压器的安全运行。     

应用于船舶中压直流系统的电力电子配电变压器

中压直流系统适合应用于大型船舶,能够减少系统体积重量,提升运行能效。但是目前直流断路器和直流配电研究进展缓慢,限制了直流系统的应用。电力电子变压器由电力电子变换器和高频变换器组成,拥有高效率和高功率密度的特点,适用于船载的配电应用。在分析对比了几种直流变压器拓扑的基础上,提出将串联输入并联输出(ISOP)双主动桥(DAB)变换器用作船载配电变压器,研究了该拓扑的调制和控制方案,并通过实验进行了验证。     

深圳变电站500 kV主变压器直流偏磁现象测试及抑制分析

为明确深圳变电站变压器出现间歇性噪音的成因,解决变压器噪音异常的问题,对深圳站500 kV变压器接地中性点的直流电流进行监测,通过分析表明:该变压器的噪音异常现象是由杂散电流导致的变压器直流偏磁引起。为治理变压器的直流偏磁现象,根据杂散电流入侵变压器接地中性点直流电流的特征,采用电容隔直装置对深圳站的变压器直流偏磁进行抑制;并从深圳站变压器及深圳站片区电网的角度,通过全网监测对比分析隔直装置对深圳站入侵变压器中性点直流电流的抑制效果,以及其对片区电网变压器的影响。结论表明:应根据电网的电气拓扑结构,并基于全网角度,对深圳站500 kV自耦变压器的直流偏磁进行综合优化治理。     

哈密电网变压器直流偏磁实测分析

为了研究±800 kV哈密—郑州直流（调度命名“天—中”直流）对哈密地区变压器直流偏磁的影响,首先通过仿真论证了偏磁的存在,其次重点通过实测哈密地区变压器中性点的直流电流分布情况,分析哈密—郑州直流投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响,并提出了治理措施进行实测验证。测量结果显示,哈密—郑州直流的投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响较大,经过采取变压器偏磁抑制措施,取得了改善变压器中性点直流电流分布的效果,具有较好的推广和应用价值。     

广东电网500kV大容量变压器阻抗参数的选择

结合广东电网500kV枢纽变电站应用大容量变压器的实际需要,对大容量变压器短路阻抗与短路电流水平、无功功率补偿容量、变压器结构、损耗的关系进行分析,认为提高变压器高-中阻抗电压虽可降低短路电流,但会增大变压器造价、电能损耗、无功功率损耗、电网运行费用等,因此建议广东电网500kV枢纽变电站1 500MVA大容量变压器高-中阻抗电压可选择于22%~24%之间,并兼顾制造工艺、变压器的电能损耗和无功损耗等因素。     

高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展

高压直流电流测量装置为高压直流输电系统的线路控制和保护提供输入信号。随着我国直流输电系统电压等级的不断升高,系统中的直流电流的测量已成为一个新课题。文章首先综述了已在国内外直流输电工程中运行的高压直流电流测量装置的结构和工作原理,指出各自存在的问题。然后介绍了我国在高压直流电流测量技术领域的研究进展,主要涵盖零磁通直流电流互感器、有源式直流电流互感器、全光纤式直流电流互感器、基于巨磁电阻效应的直流电流互感器和基于光纤光栅器件的直流电流互感器,希望能为未来高压直流电流测量装置的设计、实施与运行维护提供有益的参考。     

智能变电站电子式互感器故障分析及建议

电子式互感器是智能电网、数字化变电站的重要设备,其制造、运行及故障检修经验仍然不足。某变电站数字化改造3年后,部分电子式电压互感器二次电压值不稳定,电子式电流互感器二次电流值出现明显偏差。介绍了电子式互感器系统原理、设备结构,分析了设备异常、故障原因,进行了解体研究及实验验证。发现设备参数影响红外测温结果,电压互感器取能线圈短路可造成电压下降,电流互感器并联电阻开路可造成电流激增。最后对电子式互感器的设计制造、质量控制及运行维护提出了几点建议。     

直流偏磁对500 kV变压器振动特性的影响分析

特高压直流工程单极-大地回路运行时,直流电流侵入大型变压器绕组,致使变压器振动加剧。为了深入了解直流偏磁对大型变压器振动特性的影响,分析了变压器的振动机理及直流偏磁的影响机制。在白鹤滩—江苏 ± 800 kV特高压直流输电工程调试期间,对500 kV三相变压器的中性点电流、振动信号进行了实测,量化了直流偏磁程度,分析了不同直流偏磁程度下变压器振动信号时域及频谱特征。提取了波形畸变比、奇偶次谐波能量比、累计能量占比、功率谱熵等特征量来分析直流偏磁对大型变压器振动特性的影响。结果表明：直流偏磁导致波形畸变,1个工频周期内2个半周期对应的振动波形不再对称分布;随着直流偏磁程度增加,振动信号主频分量改变,50 Hz倍频谐波分量增多,其中50 Hz奇次谐波增幅要大于偶次谐波,且影响主要集中在600 Hz以内;由于铁心饱和作用,直流偏磁增大到一定程度时,磁不平衡性降低,振动信号复杂度不再增加。     

换流站联络变充电励磁涌流对哈郑特高压直流运行影响分析

特高压直流工程送端换流站的联络变空载充电时产生的励磁涌流,使得换流站交流母线电压出现畸变,引发谐波进入直流系统。谐波将导致直流电压、电流以及功率波动,尤其是直流电流的谐波严重时,可能导致直流系统谐波保护告警甚至动作,影响特高压直流的安全稳定运行。基于系统实际条件,研究了天山换流站在不同操作方式下对新建750/500 kV联络变充电时的励磁涌流特性,评估了其对±800 kV哈密—郑州特高压直流谐波保护的影响,提出了联络变充电时的安全措施建议。研究成果为确保哈郑特高压直流的安全运行提供了技术依据,并可为其他类似工程提供参考。     

高压直流输电系统接地极电流对电力变压器运行影响的研究

当高压直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,可能会有部分入地电流流入中性点接地的电力变压器中,这将给系统运行和变压器本身带来诸多不利后果。采用电路-磁路耦合方法,推导建立了可以考虑负载变化的单相心式变压器模型,对偏磁电流造成的变压器工作电流谐波增加等影响进行了详细分析,并利用解析法对空载条件下的简化变压器模型进行了验证。还比较了由于负载不同使得变压器处于不同工作点时偏磁电流影响的变化。仿真结果表明,变压器运行工作点降低对提高设备耐受直流偏磁干扰的能力有积极的作用。