特高压直流换流变压器励磁涌流及其抑制

对换流变压器空载合闸引起的励磁涌流进行研究是特高压直流工程过电压、滤波器设计以及保护配置的重要依据之一。为研究特高压直流换流变压器励磁涌流产生的原因,结合铁磁性材料的饱和特性曲线,从原理上说明励磁涌流的产生条件。结合单相换流变压器简化数学物理模型分析,建立电磁暂态仿真模型进行验证,仿真模型基于±1 100kV特高压直流用高压端换流变压器,根据系统主回路参数计算结果,将其作为设计输入提供给变压器制造厂商,并推算出换流变压器饱和特性曲线。最后研究了系统短路容量、合闸电阻以及选相合闸对励磁涌流的影响及抑制作用,研究结果对于特高压直流,特别是±1 100kV直流系统换流变压器的励磁涌流及其抑制具有指导意义。     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

换流变压器励磁涌流的特殊性分析

近几年换流变压器空载合闸产生的励磁涌流影响了直流输电系统的安全稳定性。换流变压器由于漏抗高且运行方式特殊,其励磁涌流较特殊。为分析换流变压器空充产生的励磁涌流与普通电力变压器产生的励磁涌流的不同,从换流变压器的基本特性、励磁曲线、绕组结构、运行方式以及有载调压等角度分析了换流变压器励磁涌流的特殊性,并提出了相应的运行建议。分析表明,相较于普通电力变压器的励磁涌流,换流变压器励磁涌流的幅值更高,衰减更慢,二次谐波幅值高、占比小,且受分接头档位的影响。同时,还分析了特高压直流输电工程换流变压器投切顺序对励磁涌流的影响,并提出运行建议。     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

换流变大差保护励磁涌流识别的思考

传统的大差保护一般采用差流中的二次谐波作为空载合闸时励磁涌流的闭锁条件,但对于两台换流变压器并联空载合闸的运行工况未充分考虑.分析了一起用于超高压直流输电工程的换流变大差保护空载合闸时的误动事例,通过分析换流变回路各相励磁涌流的特征,以及大差动回路合成电流的特征,指出大差保护误动的原因是星星变和星角变励磁涌流相互抵消引...     

直流分量对变压器差动保护影响的仿真分析

介绍了几种电力系统中产生直流分量的因素,设计了励磁涌流产生模型与叠加直流分量的仿真模型,分析了直流分量对电流互感器(TA)暂态传变特性的影响,并通过空载合闸投入变压器同时流入直流分量的仿真,研究TA传变异常对励磁涌流判据的影响。研究结果表明,直流分量将改变TA传变特性,二次侧电流波形发生畸变,对励磁涌流闭锁二次谐波制动、间断角等判据产生影响,易引起变压器差动保护误动。     

换流变压器空载合闸励磁涌流有限元磁场仿真及受力分析

换流变压器在现场空载合闸时,其绕组内部可能会流过较大的励磁涌流,励磁涌流条件下换流变压器内部的磁饱和特性及受力情况在工程设计中不可忽略。为此,以某实际工程换流变压器网侧绕组空载合闸为例,采用Magnet软件3D有限元对电磁场域在无剩磁条件下不同合闸角度的励磁涌流进行仿真计算,且对于最严苛合闸角度叠加铁心剩磁工况下的励磁涌流进行仿真,并将仿真结果和工程经验算式结果进行对比,证明此仿真方法有效性;同时对励磁涌流条件下换流变压器内部不同部件的饱和特性进行深入研究,提出一种采用2D有限元轴旋转场域考虑换流变压器不同切面条件的绕组受力分析方法,并对换流变压器在最大励磁涌流条件下进行绕组受力剖析,结果表明工程设计中需采用2种切面条件下进行受力分析。     

基于EMTDC的三相变压器励磁涌流分析

针对当前变压器差动保护不同程度的误动现象 ,利用EMTDC建立电源 变压器 电流互感器的系统模型 ,综合仿真变压器不同角度空载、满载合闸时的励磁涌流及经电流互感器传变后的二次涌流 ,获得不同合闸角时的二次谐波含量和涌流间断角的大小。仿真结果表明 ,一次涌流经电流互感器传变后 ,涌流特征并未变化 ,故不会使保护误动 ,同时 ,无论变压器有、无剩磁 ,任一合闸角都不会使差动保护误动 ,用仿真分析结果可重新校定差动保护动作闭锁条件。     

一起主变差动保护误动实例分析及对策探讨

根据一台变压器空载合闸造成另一台并联运行变压器差动保护动作的故障录波数据,分析了运行变压器差动保护误动的原因.由于空载合闸变压器产生的励磁涌流引起桥侧电流互感器传变特性发生改变,从而使差动电流中的二次谐波含量降低,二次谐波闭锁保护失效,导致变压器差动保护误动.根据现场的实际情况和误动原因,探讨了如何防止励磁涌流引起的主变差动保护误动的对策.     

一种采用纵向阻抗的变压器保护算法

针对变压器差动保护需要通过二次谐波等算法来识别励磁涌流的问题,在纵向阻抗保护原理的基础上提出一种基于故障序分量的变压器保护算法。利用故障序分量纵向阻抗在内部故障小于变压器漏阻抗,在外部故障、空载合闸大于变压器漏阻抗的特点,算法能够可靠识别故障区域。在变压器空载合闸时依据输电系统中稳定的阻抗关系,可以有效抵御励磁涌流的影响,使得保护算法在空载合闸时可靠不动作。同时考虑区外故障电流互感器可能发生的各种饱和情况,算法能够正确识别故障区域,具有较强的抗干扰能力。通过在PSCAD中进行仿真试验,结果表明算法不受电流互感器饱和、励磁涌流的影响,具备较强的可靠性和抗干扰能力,拥有良好的工程应用前景。     

换流变压器励磁涌流特性及其对差动保护的影响

换流变压器通常由2台两绕组变压器并联构成,这种特殊结构使其保护配置以及空载合闸时励磁涌流特性和普通变压器有很大不同.构成换流变的2台独立变压器的励磁涌流叠加可能出现明显的故障特征.结合现场的实际波形,对这种现象的产生和影响进行了详细分析,在此基础上提出了一种较为完善的换流变大差励磁涌流闭锁判据.     

大容量变压器消磁必要性及措施探讨

大容量变压器空载合闸产生的励磁涌流是引起保护动作、损坏变压器内部结构的主要问题之一。文章通过分析铁磁材料的磁滞特性,阐明了变压器剩磁的产生机理。以双绕组变压器空载合闸模型为例,推导合空变后暂态磁感应强度和励磁涌流的计算式,找到了合闸角为0°且与剩磁同向时励磁涌流最大,并搭建了500 kV变压器仿真计算模型对比合闸角0°和90°的情况,证明了剩磁存在情况下,励磁涌流会使得合空变有概率失败,并使保护动作及危害设备,因此有必要对停运后的大容量变压器进行消磁。仿真结果表明,经过直流退磁后,变压器内剩磁含量非常小,变压器可保证合闸成功。     

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。     

换流变大差保护励磁涌流识别的思考

传统的大差保护一般采用差流中的二次谐波作为空载合闸时励磁涌流的闭锁条件,但对于两台换流变压器并联空载合闸的运行工况未充分考虑.分析了一起用于超高压直流输电工程的换流变大差保护空载合闸时的误动事例,通过分析换流变回路各相励磁涌流的特征,以及大差动回路合成电流的特征,指出大差保护误动的原因是星星变和星角变励磁涌流相互抵消引起大差保护二次谐波闭锁判据失效.通过引入换流变星星变和星角变的差流谐波闭锁判据,与大差的差流谐波闭锁判据构成“与”逻辑,使该问题得到了很好地解决.     

变压器和应涌流产生负序二次谐波的仿真分析

变压器空载合闸会导致与其串联或者并联的变压器产生和应涌流,发生涌流的两个变压器和电流表现出与典型涌流不同的特性,其中谐波特性也发生变化。在交直流混联电网中,换流器的谐波耦合特性使得交流电网中的谐波耦合到直流侧会引起直流保护误动,导致直流闭锁,威胁电网安全运行。本文基于工程实际变压器铁心磁化特性曲线参数,利用电磁暂态仿真软件PSCAD对变压器和应涌流进行仿真分析,仿真分析了单台变压器涌流的二次谐波特性及和应涌流和电流中的二次谐波特性,得到了单台变压器涌流中二次谐波电流以正序为主,和应涌流和电流中反而会出现较为明显的以负序为主的二次谐波电流的结论,这将为分析负序二次谐波对直流保护影响的工程实际问题提供分析依据。     

变压器励磁涌流导致零序分量产生的仿真分析

根据空载变压器等效电路建立数学模型,分析单相变压器励磁涌流的产生机理;利用Matlab仿真软件建立空载合闸的三相变压器(Yn/D)仿真模型,仿真分析变压器各相励磁涌流波形以及各相励磁涌流中谐波电流成分的特点;建立变压器中性点直接接地且空载合闸暂态过程的系统三相不对称等效电路,结合励磁涌流及其谐波成分的特点,深入分析产生零序电流和零序电压的机理.     

浅析空载投入换流变压器对直流输电系统的影响

根据直流输电系统的运行特点,结合PSCAD/EMTDC仿真结果和天广直流输电系统运行中的实际案例,分析了空载投入换流变压器时产生的励磁涌流、和应涌流对直流输电系统的正常运行可能造成的各种不良影响,简介了天广和贵广直流输电系统对此所采取的针对性措施,对未来直流输电工程的实施及安全稳定运行有一定的参考价值.     

内桥接线主变压器差动保护误动原因分析

内桥接线变电站的主变压器并列运行时,其中一台变压器支路空载合闸或故障时,内桥开关将通过很大的励磁涌流或短路电流。在此情况下,正常运行的变压器差动保护可能发生由于电流互感器暂态传变特性差异以及产生和应涌流现象而导致保护误动。文中结合一起变压器差动保护连续误动的事故,对内桥接线方式下,电流互感器传变特性差异、和应涌流的产生进行了理论分析和仿真验证,并对励磁涌流的二次谐波闭锁能力进行了分析计算。最后提出了内桥接线方式下改进的变压器差动保护接线方式等解决措施,以防止差动保护误动。     

高压断路器选相合闸方法研究

针对电气设备分相投切时产生暂态过电压、过电流,尤其是换流变压器等电磁耦合类设备单相合闸时引起励磁涌流的问题,提出了计及电磁耦合影响的高压断路器三相合闸方法。该方法考虑电磁耦合效应对单相合闸的影响,以换流变压器断路器投切为例建立选相合闸的计算模型,对于换流变压器不同接线方式,分别计算逐相合闸过程中各相电压幅值和相位的变化,按电磁耦合影响最小的原则确定选相合闸控制方法。利用高压直流工程仿真和现场运维实例验证,结果表明:相比现行的单相合闸策略,采用计及电磁耦合影响的三相合闸方法,换流变压器空载合闸时暂态过电流减少明显,充电励磁电流波形较为平滑,抑制了励磁涌流的产生。     

基于FFT的变压器励磁涌流谐波含量计算方法研究*

变压器空载合闸或外部故障切除电压恢复的过程中,会产生幅值可达额定电流十数倍的励磁涌流。该涌流只经过变压器电源侧,必然流入主变差流回路,可能导致纵联差动保护误动。以湖南电网220 kV新一代智能变电站主变压器的实际参数进行研究,在Matlab/Simulink中建立励磁涌流仿真模型,对不同合闸初相角条件下变压器各相的涌流特性进行了仿真计算。利用快速傅里叶算法(Fast Fourier Transformation,FFT)对涌流电流的谐波含量进行计算。在此基础上对励磁涌流的产生机理、间断角等内容进行了研究和分析。研究结果表明,所述方法可对实际工程保护定值的合理性进行验证。