一种基于碳化硅IGBT的可控型直流偏磁抑制方法

针对高压直流输电系统大地回线运行导致的交流电网电力变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅(SiC)绝缘栅双极型晶体管与电阻串联的直流偏磁抑制方法。该方法利用碳化硅新型材料耐电压高和动作频率快的优势,通过控制半导体开关的频率以及占空比,在保证变压器有效接地的条件下将平均入地电流限制在安全阈值内;同时,利用电阻降低开关导通电流,限制中性点电压较高时的入地电流;最后,通过仿真算例校核了该方法对变压器中性点过电压的影响,仿真结果表明,该方法对直流偏磁电流具有良好抑制效果,该设备在恶劣工况下完全满足变压器中性点绝缘要求,具有较高的可行性。     

±800kV晋北-南京特高压直流输电对安徽电网交流变压器直流偏磁影响分析与治理

为分析±800kV晋北-南京特高压直流输电工程产生的直流偏磁对安徽电网交流变压器的影响,文章基于场路耦合方法,建立安徽交流电网直流电流分布模型,实测获得安徽地区典型土壤电阻率,仿真分析了直流接地极注入5000A入地电流后安徽电网220kV及以上变电站的直流偏磁情况,根据仿真计算结果提出了相应的治理措施,并结合工程启动调试,开展了治理前后的直流偏磁电流测试,验证了治理措施的有效性。     

HVDC单极—大地运行情况下换流变压器直流偏磁建模仿真

阐述变压器直流偏磁主要研究动向、研究需求和分析方法,提出一种评估交流变压器中性点直流偏磁与高压直流输电系统(HVDC)运行方式关系的仿真模型.以天广直流输电系统工程为例,根据实际参数对CIGRE HVDC标准模型控制系统进行修改和补充,运用PSCAD/ EMTDC电磁暂态仿真软件,建立南网天广直流输电单极—大地运行模型.该模型可基于电路元件等值方法对换流变压器直流偏磁电流随系统运行方式变化的规律进行仿真模拟,对各种运行工况下换流变压器直流偏磁进行仿真,并建立单极运行时传输功率与换流变压器中性点电流的映射关系.     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流的相关性分析

地铁运行过程中泄露的杂散电流导致附近地表电位发生改变,使各个接地变压器处于不同的地电位上,引发变压器的直流偏磁.为探究地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流之间的数值关系,针对地铁的双端供电模式的运行环境,研究地铁供电系统中杂散电流泄露方式与引起变压器直流偏磁的流通路径,揭示地铁运行过程中变压器直流偏磁的产生机理;基于双端供电的杂散电流分布离散模型,考虑杂散电流的泄露路径对变压器直流偏磁的作用机理,搭建杂散电流引起变压器直流偏磁电流的等效电阻模型,建立变压器直流偏磁电流随地铁运行工况变化的计算方程,实现由杂散电流引起的沿线变压器中性点直流电流的数值分析与计算;利用CDEGS仿真模型验证该模型的有效性,能够准确计算地铁站附近的变压器中性点直流偏磁电流,对地铁站、变电站的规划建设具有一定的指导意义.     

直流偏磁下变压器励磁电流的实验研究及计算

在直流偏磁条件下变压器励磁电流是研究变压器直流偏磁特性的关键。针对两种直流量引入方法,即直流量与正弦电压激励同侧引入和直流量与正弦电压激励异侧引入,通过实验结合数值计算,分析了两种引入直流量方法本质的区别及原因。研究结果表明:同侧引入直流电流比异侧引入直流电流更能准确地反映地磁感应电流或直流输电线路单极运行引起的变压器直流偏磁问题。其次,分析了直流偏磁对变压器励磁电流的有效值、直流分量及各次谐波影响的规律。最后,应用改进的磁路-电路耦合时域方法分析了直流偏磁下变压器的励磁电流,计算结果与测量结果吻合。本工作为研究变压器的直流偏磁问题打下了基础。     

复杂运行方式下核电站变压器的直流偏磁问题

核电站地处电网的边缘地区,运行方式复杂,变压器直流偏磁问题比较突出。以滇西北—广东直流输电工程为例,分析其大亚湾与岭澳互联方案影响。通过构建大亚湾与岭澳核电厂附近局部电网直流电流分布的仿真计算模型,分别计算2025年以及2030年广东电网架构下,直流单极大地运行时局部区域互联电网的直流电流分布,利用磁动势评估相关变压器的直流偏磁风险,并综合对比了多种直流偏磁抑制方案。结果表明:直流输电工程可能导致核电站变压器直流偏磁风险,不同电网运行方式会影响直流电流分布,合理选择电容隔直的措施可以有效抑制直流偏磁危害。经过分析认为,大亚湾的最终抑制方案是对站内所有变压器采取电容隔直措施。     

含直流馈入的山东电网电磁暂态仿真模型的研究

依据PSASP综合稳定程序中山东电网的电气数据和宁东-山东直流系统的相关数据,在PSCAD/EMT-DC环境下搭建了含直流馈入的山东电网电磁暂态仿真模型:交流系统模拟了发电机、变压器、线路、无功补偿装置等电气设备,直流系统搭建了换流器的电磁暂态模型及控制系统.通过调节潮流分布、变电站母线短路电流调节,保证了电网的动态特...     

特高压直流输电入地电流对送端交流系统内变压器不利影响的评估

随着我国特高压直流输电工程的发展进程加快,直流接地极近区交流系统变压器受入地电流直流偏磁影响程度加深,为探究不同大地电阻率情况下直流分布的规律和直流偏磁的风险,以扎鲁特-青州±800 kV特高压直流输电工程为例,根据内蒙古特高压输电工程的相关资料,分析极址的电性构造,在直流偏磁计算软件中建立交流系统的直流网络模型,计算得到交流系统内变压器绕组上的直流电流分布。根据变压器绕组允许通过的直流电流推荐值,评估变压器上直流偏磁的风险,并提出相关治理方案。计算结果表明,取电阻率上限值建立大地模型的方法比较严格,利用中性点串联电容的方法能较为有效地解决变电站直流偏磁问题。     

换流变压器直流偏磁的理论分析和仿真研究

对直流偏磁下产生的励磁电流各谐波成分进行理论分析和仿真验证。研究结果表明,换流变压器直流偏磁下的励磁电流中二次谐波占主要成分,二次谐波与注入直流电流呈线性关系,且其随直流电流的增长幅度要高于其他低次谐波。     

以无功管理为核心的电网综合节能改造

在电网运行中,因大量非线性负载的投运,它们除要消耗有功功率外,还要消耗一定的无功功率.当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时,功率因数越低,电网所需无功就越多,线损就越大[1].此外,无功功率不足,将引起电网电压下降,而无功过剩将引起电网电压偏高.因此无功功率平衡是维持及保证电网电压质量的基础,开展电网综合节能改造工作,能够大幅改善城乡电网线损率和电压合格率水平,提高电网效益.同时,可进一步提升优质服务水平,增加客户满意度.     

高压直流偏磁对变压器的影响及抑制方法研究

宁东±660 kV直流输电工程在单极大地方式下会使接地极附近的变压器产生直流偏磁现象,直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态,严重时可危及电网的安全运行.以串联电容法为技术基础的变压器中性点直流电流隔离接地装置的研制与开发,合理运用了氧化锌阀组和大容量快速开关作为电容器的双重保护,可以有效地阻断变压器中性点直流电流的流入,避免变压器直流偏磁显现的发生,保证了电网安全稳定运行.     

基于电网N-1数据反演交流电网中直流电流分布的土壤等效电阻模型研究

为了解决直流偏磁研究中无法准确建立土壤模型的问题,提出了一种基于电网N-1原则将电网多次多点测量数据与仿真计算相结合的土壤等效电阻模型建模方法,用以计算交流电网中的直流电流分布数据。该方法在已知交流系统网络参数的情况下,通过依次开断建模范围内两变电站间的交流输电线路,测得多组交流电网中直流电流的分布数据,利用矩阵运算或遗传算法反演土壤等效电阻模型。针对某直流接地极近区交流电网建立土壤等效电阻模型仿真算例,分析计算在直流输电系统单极大地运行情况下,该地区交流电网中直流电流的分布情况。结果表明,采用土壤等效电阻模型所得的计算结果能够逼近实际数据,且模型受交流系统拓扑结构的影响较小,能够在土壤构成复杂的情况下,保持计算误差在允许的范围内。仿真算例进一步验证了土壤等效电阻模型建模方法的正确性。基于电网N-1数据反演土壤等效电阻模型的建模方法,避免了复杂的电场计算,无需收集土壤参数且计算结果准确,具有一定的工程实用价值。     

考虑地铁杂散电流影响的变压器直流偏磁电流建模方法

地铁杂散电流会由土壤中的接地网流经变压器中性点从而引发变压器直流偏磁现象.为研究地铁杂散电流对变压器直流偏磁的作用机理,从地铁牵引电流、"钢轨—排流网—大地"杂散电流泄露路径、直流偏磁电流回路三方面等效考虑,搭建杂散电流引起变压器直流偏磁的电阻模型,建立变压器中性点电流随时间、地铁位置变化的动态方程,以LU分解求解得到地铁沿线流经变压器中性点的杂散电流.利用CDEGS搭建地铁运行与变压器仿真模型,对比分析变压器中性点电流的仿真结果与所提建模方法的计算结果,所搭模型误差小,能够准确计算流经变压器中性点的杂散直流量,可有效应用于变压器受地铁杂散电流引发直流偏磁的影响分析.     

适应电力电子变压器功率双向交换的低电压穿越运行控制策略

针对交流电网故障导致机端电压跌落时电力电子变压器的运行特点,该文提出一种适应PET功率双向交换的低电压穿越运行控制策略.在电压跌落期间,根据正序电压跌落深度,自动调整注入无功功率,以协助电网电压恢复;并根据电压跌落前PET有功传输情况,在保证PET电流不越限的前提下,最大程度保持有功传输的水平及方向,减少对交直流电网的扰动.在电压不对称跌落情况下,同时辅之以负序电流抑制控制,以保证注入电网电流的对称性.最后,通过仿真模型验证该低电压穿越运行控制策略的有效性.     

直流偏磁条件下换流变压器空载特性分析

为了深入研究直流偏磁对换流变压器运行性能的影响,基于瞬态"场-路耦合"方法,使用实际产品参数建立了二维求解模型.结合铁心材料磁导率的非线性,利用该模型分析了不同直流入侵情况下,换流变压器空载时励磁电流的波形曲线及铁心磁感应强度变化.另外,依据半波平均算法定量分析了在不同等级直流偏磁电流作用下空载损耗情况.结果显示,直流偏置水平的升高使励磁电流波形畸变;低次谐波逐渐增加;铁心磁密峰值呈非线性增长并趋于饱和.同时,空载损耗也随之增加.该方法为考虑换流变压器偏磁时的设计和维护提供了有效手段.     

基于振动信号的城市电网变压器直流偏磁状态辨识方法

针对城市轨道交通杂散电流引起的变压器直流偏磁问题,提出一种基于振动信号的城市电网变压器直流偏磁状态辨识方法,排除了短路故障、电网谐波干扰对状态辨识的影响.首先,分别对直流偏磁、短路故障、电网谐波干扰下的变压器振动信号的持续时间及频率特征进行分析,研究发现,相比于其他故障,在直流偏磁下变压器振动将加剧,振动信号频率分量复杂化,出现一系列高次谐波分量,特别是50 Hz奇倍频分量增加明显;然后基于此,利用振动信号除100 Hz外的50 Hz倍频分量的能量之和,排除短路故障对直流偏磁状态辨识的影响;其次,利用除100 Hz外的50 Hz奇倍频分量与除100 Hz外的50 Hz倍频分量的能量之和的比值,排除电网谐波干扰对直流偏磁状态辨识的影响,以实现城轨杂散电流引起的变压器直流偏磁的状态辨识;最后,对现场实测数据进行分析及处理,进一步验证该方法的准确性.     

直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。     

全桥型MMC用于直流融冰时的控制策略研究

冰灾的频繁发生使得直流融冰装置已经成为易覆冰地区电网中的常规设备。现有直流融冰装置采用了晶闸管可控整流技术,在运行中均会消耗一定的无功、产生特征次谐波,对接入交流系统带来一定影响。全桥型模块化多电平换流器具有直流电压、电流双向运行能力,可满足直流融冰对换流器运行工况的要求。将研究基于全桥型模块化多电平换流器(全桥型MMC)的直流融冰装置建模方法。对直流融冰装置主回路拓扑、参数,调制均压、控制策略进行全面研究;充分利用全桥型子模块(FBSM)可输出正、零、负模块电压的特点,研究如何实现输出电流、电压宽范围连续可调,以满足不同类型、长度线路的融冰需求;最后利用PSCAD搭建了全桥型MMC和LCC型直流融冰装置模型,并对二者进行对比分析,验证了全桥型MMC直流融冰装置的优势。仿真结果验证了模型控制和方法的有效性。     

±800kV换流变压器不同工况下绕组电流及其谐波分量仿真分析

在高压直流输电系统中,换流变压器作为交流输电系统和直流输电系统的桥梁,其安全运行对直流系统正常运行具有重大的意义。为计算换流变压器在不同工况下的磁场及损耗,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了云广直流输电工程仿真模型,改变参数模拟了换流变压器在不同工况下(额定运行和短时过负荷)网侧绕组和阀侧绕组的电流,并对绕组电流的谐波分量进行了分析,基于这些数据可进一步分析换流变压器谐波磁场和损耗。     

直流偏磁对换流变压器励磁电流的影响

直流偏磁是换流变压器的一种非正常工作状态，是指在变压器励磁电流中出现直流分量，它使励磁电流显著增大及波形严重畸变，使变压器铁心在正、负两个半周内饱和程度不一致，即使铁心磁化曲线不对称，使铁心出现周期性的饱和.针对上述情况，提出了一种在直流偏磁情况下研究变压器空载的二维瞬态场路直接耦合有限元分析方法，分析了在不同直流偏磁情况下，变压器空载状态下的铁心磁感应强度、励磁电流情况.结果表明，随着变压器直流电流的增加，变压器铁心饱和度愈高、励磁电流畸变愈严重.