特高压变压器差动保护动态模拟试验研究

特高压输电对我国来说是一个崭新的课题,必须大力进行细致严谨的研究工作,解决面临的、可能出现的各种技术问题,确保其安全可靠的运行。针对我国建设中的特高压输电系统采用的1000kV特高压变压器,介绍了特高压变压器的内部结构特点和设计参数、差动保护配置方案、动态模拟试验模型,并通过动态模拟试验对特高压变压器发生各种内部故障时和空载合闸时各种差动保护的灵敏性和可靠性进行了研究,得到如下结论:大差差动保护能灵敏反映主绕组内部的各种故障,而对于调压绕组和补偿绕组的内部故障则灵敏度明显不足,说明了配置调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护的充分性和必要性;变压器空载合闸时二次谐波制动原理对调压绕组差动保护和补偿绕组差动保护也有一定的涌流制动作用。     

一种可靠的变压器差动保护综合实现方案

介绍了一种较为可靠的变压器差动保护综合实现方案。励磁涌流制动采用新型二次谐波制动法,较好地解决了变压器差动保护快速性与可靠性之间的矛盾;采用基于双制动曲线的抗电流互感器(current transformer,CT)饱和措施,区外故障CT饱和后,根据变压器各绕组谐波比确定CT饱和程度,适时采用不同的制动曲线;配置采样值差动保护并与常规差动保护协同合作,保障了保护动作的灵敏性和快速性,使得变压器差动保护整体性能更佳。实时数字仿真实验和动态模拟试验结果表明该方案整体性能优越,投入现场运行后效果良好。     

特高压自耦变压器的建模和电磁暂态仿真

为了在特高压环境下正确应用变压器差动保护,需要对特高压变压器进行合理建模,并进行相应的电磁暂态仿真。根据三绕组自耦变压器星型等值电路的原理,用电磁暂态仿真软件EMTDC中的统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通三绕组变压器模型来模拟1000MVA/1050kV三绕组自耦变压器,将特高压变压器参数折算成UMEC模型参数,形成特高压变压器模型。在特高压环境下,分别进行励磁涌流和故障电流仿真,并用于考察应用得最为广泛的2次谐波闭锁的变压器差动保护的动作可靠性。分析表明:当合闸角和剩磁满足一定条件时,特高压变压器三相励磁涌流的2次谐波含量都会在10%以下,即使采用一相制动三相的2次谐波闭锁策略,如果2次谐波门槛值维持在15%～20%,也不能避免差动保护误动;另外,在某些轻微故障的情况下,故障初期故障电流的2次谐波含量成分较高,会使保护动作短暂延迟。     

1000kV特高压变压器保护方案

1 000 k V变压器由于电压等级高、容量大,其主接线方式和调压方式与500 k V变压器存在显著差异,因此特高压变压器的保护配置与传统变压器保护配置存在不同。在分析特高压变压器一次结构的基础上,提出了适合特高压变压器的保护配置方案。为了解决主变压器空投时调压变压器差动电流中二次谐波含量低可能造成差动保护误动的问题,对调压变压器和补偿变压器差动保护的励磁涌流识别方案进行了改进。通过动模试验和现场运行检验,证明了特高压变压器保护配置和励磁涌流改进方案的正确性和有效性。     

特高压变压器励磁涌流鉴别原理的研究

变压器差动保护一直存在区分励磁涌流与内部故障电流的难题,1000kV特高压变压器保护也不例外。对特高压变压器进行的电磁暂态仿真及分析表明,最为传统的二次谐波制动方式在特高压变压器差动保护中的应用存在一定阻碍,而基于波形对称性的制动原理则可以在特高压变压器保护中较好的发挥作用。     

基于S函数的数字式变压器差动保护仿真

利用Matlab中的Simulink及SPS(SimPowerSystem)工具箱建立变压器仿真模型,利用S函数(S-Function)进行差动保护算法编程,以实现差动保护功能,建立了双绕组变压器差动保护的仿真模型,其中包括了比率制动与二次谐波制动等模型。在仿真模型中,该差动保护功能可以反应变压器差动保护区内的不同类型的故障,并能正确动作于跳闸;当空载投入变压器时,该差动保护又能够根据励磁涌流可靠闭锁。仿真结果表明,S函数所编写的数字式差动保护的S函数仿真程序是正确的。还对部分S函数(S-Function)编写的差动保护算法语句进行了说明。     

一种高可靠的自适应励磁涌流制动方法

在简述传统二次谐波制动原理和存在问题的基础上,分析了空投于无故障变压器和有故障变压器时差动电流基波含量和二次谐波含量的变化特性.利用该特性提出一种自适应的励磁涌流制动方法.通过该方法实时判断变压器的运行状态,确定可靠闭锁或及时开放差动,解决现有方法在励磁涌流制动和差动保护正确快速动作之间的矛盾,提高了励磁涌流制动的灵敏性,确保变压器在仅有励磁涌流的情况下可靠制动,在任何有区内故障的情况下又能正确快速动作.     

一起励磁变压器差动保护误动原因分析及启示

由于励磁变压器两侧电流含有丰富的谐波分量,正常运行时差动不平衡电流较大,对于是否配置励磁变压器差动保护存在一定的争议。分析了一起励磁变压器差动保护误动案例,指出高次谐波并不是引起本次误动的根本原因。励磁变压器差动保护具有成熟的运行经验,合理整定其定值,可提高励磁变压器内部故障检测的灵敏度。     

自适应变压器电流差动保护判据研究

为了提高变压器电流差动保护的正确动作率,通过对区内外短路时故障电流特性的分析研究,提出了一种自适应变压器电流差动保护判据。对于变压器区外故障,能自动增大差动保护制动系数,提高区外故障的防卫度,对于区内故障,自动减小差动保护的制动系数,提高区内故障差动保护的灵敏性。通过RTDS试验证明自适应判据对提高保护性能是有效的。     

特高压变压器保护调试分析

特高压晋东南(长治)变电站1000kV变压器由主体变、调压补偿变两台变压器通过管母连接组合而成,因其结构以及变压器差动保护极性要求的独特性,特高压变压器保护与传统变压器保护相比也具有一定的特殊性,且需要解决变压器档位变换引起的调压变绕组TA极性变化的问题。文章介绍了特高压变压器保护的配置及差动保护原理,并且主要针对1000kV变压器保护装置的电流极性进行详细的现场调试分析,调试结果证明特高压变压器的结构满足现场保护对TA极性的要求。     

1000kV变压器绝缘水平的探讨

1000kV变压器是特高压交流输电工程最关键的设备之一。文章对1000kV变压器3个绕组(高压绕组1000kV,中压绕组500kV,低压绕组110kV)之间的过电压和绝缘配置进行了深入探讨,以期进一步完善特高压系统的绝缘配置、改善特高压变压器抵御过电压的能力和运行工况。推荐了1000kV变压器500kV绕组高性能避雷器的参数,可为降低变压器500kV绕组的绝缘水平、改进特高压变压器的结构设计及提升容量等提供参考。     

特高压变压器保护简述

阐述了特高压变压器的结构不同于500kV变压器结构,采用中性点调压方式,增加了独立的调压变压器部分。详细介绍了特高压变压器一次结构的新特点以及相应的二次保护配置的变化情况,具体分析了主体和调压变压器及补偿变压器主保护、主体后备保护、非电量保护的配置和特点。     

特高压输电线路端电压控制域的计算方法研究

采用特高压现有无穷大电势源等值法获取端电压二维控制域时,会得出投入容性无功补偿将降低特高压沿线电压这一“错误”结论,对此研究证明：变压器中压侧绕组等效阻抗为负是造成二维电压运行下限上移的主要原因。提出了一种新的等值电势源法,即将华中电网和华北电网分别等效成含内阻抗的电势源。采用该等值方法时,无功补偿装置的投切所引起的电压控制域的变化趋势与电压无功理论相符,同时还可以考虑线路输送功率变化时,由线路功率和两端母线电压共同形成的三维控制域。     

1000 kV特高压变压器调压原理及其仿真分析

1000 kV特高压南阳站是我国特高压交流示范工程,特高压变压器是特高压变电站内的重要设备。变电站内2台不同厂家生产的变压器分别采用完全补偿和非完全补偿的调压方式。文中介绍了2台不同原理变压器的绕组连接方式及调压原理,分别建立了调压补偿原理的Simulink仿真模型,并通过变压器电压仿真数据证实了仿真模型的正确性,最后对2台主变的中低压侧电压进行了对比分析,并根据对比结果针对特高压电网建设提出建议,以期为后期特高压建设提供参考。     

特高压变压器调压补偿方法对比分析

目前特高压变压器采用中性点变磁通的调压模式,虽然采用中性点调压方式会造成低压侧电压的变化,但通过补偿绕组及电压负反馈回路的选择,可以很好地满足调压要求。为比较目前2种常用调压补偿方式变压器的运行特点,首先对特高压变压器常用的2种调压补偿原理进行了介绍,分别给出了2种采用不同补偿方法变压器各个绕组的电磁关系,并对2种调压补偿方式变压器电压调节的差别进行了分析比较。结果表明,采用完全补偿方式时,低压侧电压波动比采用非完全补偿方式时要小,调压效果较好。     

特高压交流试验示范工程用电压互感器的选型

根据中国1 000 kV特高压交流试验示范工程的特点,在分析国外特高压工程用电压互感器的基础上,比较了柱式电容式电压互感器、电磁式电压互感器和电子式电压互感器的优缺点,并介绍了CVT的原理、1 000 kV CVT参数选择、结构要求等,对中国1 000 kV交流特高压工程用电压互感器进行了选型,得出为现场维修方便,选择叠装CVT较好。     

试验研究VFTO作用下层式绕组暂态特性

为了研究特快速暂态过电压(VFTO)对层式绕组绝缘的影响,设计制作了分段层式绕组试验模型,该模型分为4段,每段5层,以每1层为1个单元,共分20个单元。试验过程分别对该分段层式绕组模型中有铁心和无铁心注入VFTO脉冲电压信号,并采集记录了入波后分段层式绕组模型各个单元节点电压信息,通过各节点电压信息分析了分段层式绕组模型暂态电位分布情况,并根据入波电压和响应电压求出分段层式绕组电压传输函数的幅频特性,分析了分段层式绕组中谐振频率情况。试验研究结果为层式绕组的绝缘结构设计提供了理论依据。     

采用电网直流等效模型评估地磁感应电流水平的影响因素分析

由地磁暴引起的电网地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)的频率很低,但并不为0,所以采用电网直流等效模型进行GIC水平评估时必然会产生误差。文章分析了线路等效电感、变压器等效电感和高压并联电抗器等效电感对采用电网直流等效模型评估GIC水平所产生误差的影响程度,通过仿真计算分析了变压器绕组联结组别和变压器铁心结构对变压器等效电感的影响,最后针对我国电网的特点,提出了用于评估超、特高压电网电磁感应电流水平的电网等效模型。     

现场局部放电试验对称加压方式的补偿电抗器参数研究

特高压换流变压器的现场局部放电试验电压等级高,现场环境复杂,试验要求高。在对称加压方式下,存在被试品端部电位差大,电抗器补偿调节和电压电流测量不便等问题。为获得合理的电抗器补偿方式,减小对称加压方式下各端部电压差,研究了特高压换流变压器电容网络的等效方法,并根据现场试验的参数进行仿真研究,获得了补偿电抗器参数。