天然酯绝缘油在铁路自耦变压器的应用研究

随着我国科学技术的不断发展和电力需求的不断增大,自耦变压器作为铁路AT供电方式下的核心电气装备,其逐步向更低能耗、更高耐热、更安全的趋势发展。常规自耦变压器采用的矿物绝缘油耐热等级低、易老化。本文分析了自耦变压器采用天然酯绝缘油时的绝缘耐热等级,阐述了天然酯绝缘油可以减缓变压器老化的作用机理,对比了自耦变压器采用矿物油和天然酯油时的温升及预估成本。随着技术的不断发展,本文提出的天然酯绝缘油能够延长绝缘纸的寿命,适合在新建和既有线变压器扩容改造中推广应用。

一起330kV自耦变压器空充时分侧差动保护动作分析

通过对一起330 kV自耦变压器空充时分侧差动保护动作,主变无故障跳闸事件,结合录波图认真分析出保护动作的原因为公共绕组CT在主变空充时电流波形严重畸变异常增大,但高压侧电流数据正常,因此形成较大差流,保护误动出口。针对上述情况,本文建议对于已经运行的老变压器空充时误动过的分侧差动保护,为了防止再次误动建议退出该保护;保护厂家针对运行中已经误动过的变压器分侧差动保护研发增加防误动判据;国内变压器厂研究改进三相一体自耦变压器公共绕组安装位置,避免公共绕组电流互感器电流波形畸变,从根本上解决此问题。

大容量高阻抗自耦变压器绕组热点温升的计算与验证

在大容量超特高压等级变压器不断涌现的同时,变压器的磁-热问题越来越突出,尤其是变压器内部绕组一旦过热会造成内部绝缘件加速老化进而影响变压器运行寿命。本文作者重点研究大容量高阻抗自耦变压器绕组热点温升,基于实际工程数据和经验公式计算出单位热源,进而计算出油面及绕组温升数值;在变压器满负荷运行且ONAF冷却方式下,利用TranCalc软件仿真出各绕组线饼的温升分布图,整理出绕组温升的变化规律和热点温升对应的线饼位置。根据仿真验证结果来布置光纤探头位置,将绕组平均温升及热点温升的理论计算值与光纤实测值进行对比分析,验证了仿真分析结果对大容量自耦变压器温升试验有一定的工程指导作用。

直流–直流自耦变压器

该文提出了一种直流–直流自耦变压器的拓扑,用于互联两个电压等级不同的高压直流系统。常规的隔离型直流–直流变换器一般需要经过直流–交流–直流两级交/直变换,两个互联的直流系统之间没有直接的电气连接,而直流自耦变压器所互联的两个直流系统之间有直接的电气连接,只有部分互联功率需要经过两级交流/直流变换。为此,直流自耦变压器所使用的换流器总容量低于常规直流–交流–直流变换技术。该文详细介绍了直流自耦变压器的拓扑,推导了直流自耦变压器中每个换流器的额定直流电压和额定功率的设计方法,设计了直流自耦变压器的控制策略,在PSCAD/EMTDC下仿真验证了直流自耦变压器的可行性。研究结果表明,所提出的直流自耦变技术能显著降低所使用的换流器容量,并降低运行损耗。

多端口直流直流自耦变压器

该文提出了一种多端口直流–直流自耦变压器的拓扑,该多端口直流自耦变压器用于互联多个直流电压等级不同的直流系统。提出了多端口直流自耦变压器的潮流直接分析法以及潮流分解分析法,推导了多端口直流自耦变压器中各换流器额定电压与额定功率设计方法,设计了多端口直流自耦变压器的控制策略。以一个三端口直流自耦变压器为测试算例,在PSCAD/EMTDC下仿真验证了多端口直流自耦变压器的技术可行性。以互联±250、±320 k V和±400 k V直流系统为例,假设±250 k V和±320 k V系统的额定输入/输出功率分别为500 MW和1 000 MW,采用常规的多端口直流–直流变换器技术所需要的换流器总容量为3 000 MW,而采用多端口直流自耦变压器技术所需要总的换流器仅为775 MW,所使用的换流器总容量仅为现有技术的26%,显著节省了成本,降低了运行损耗。

西电西变承接的川渝特高压工程天府南站首台百万伏自耦变压器顺利通过全部试验

近日,西电西变为川渝特高压工程天府南站设计制造的ODFPS-1000000/1000自耦变压器首台产品通过了全部型式试验,产品各项性能参数均满足或优于国家标准和技术协议。本产品具有损耗低、温升低、局放水平低等特点,再次彰显了西电西变在该领域的技术领先水平。

短路试验法校验500 kV自耦变压器套管CT电流计算

通过分析大型自耦变压器验收过程中套管CT电流的幅值和相位,介绍了一种利用变压器铭牌参数计算套管CT在短路试验中电流的方法。同时,以某变电站自耦变压器套管CT的验收为例,对所提出的方法进行了分析和验证,可为变电专业工程人员验收自耦变压器套管CT提供借鉴。

400kV自耦变压器零序保护分析

在与现场调试人员的沟通交流中了解到,在安哥拉项目上SOYO400kV变电站安装调试期间,由于现场巴西电气专业人员对自耦变压器零序保护认识不足,从而致使保护逻辑配置错误,所以通过对自耦变压器零保护的进一步分析,让现场调试人员更加清楚地认识到自耦变压器零序保护的动作原理,以及与普通变压器零序保护的区别,在今后的调试工作中引起足够的重视。

单向推挽式直流自耦变压器拓扑及其控制策略

基于推挽式直流自耦变压器(PPDAT),本文提出了一种新型单向直流变压器,根据功率传输方向,可划分为升压型PPDAT(UU-PPDAT)与降压型PPDAT(DU-PPDAT)两类单向直流自耦变压器拓扑。首先,介绍了UU-PPDAT与DU-PPDAT的拓扑与工作原理,两类拓扑中都包含桥臂(串联半桥子模块)、四绕组变压器与全波整流电路。基于四绕组变压器的特定属性与桥臂输出电压控制,UU-PPDAT与DU-PPDAT能够实现对各绕组两端电压的精准控制,进而控制全波整流电路对电容的充电功率,维持互联直流系统间功率的正常传输。其次,设计了适用于UU-PPDAT与DU-PPDAT的通用型控制策略,基于功率传输要求得到桥臂输出电压交流分量,结合桥臂输出电压直流分量与阀级控制,得到桥臂中串联子模块开关信号。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真验证了单向PPDAT拓扑及其控制策略的可行性与有效性。

基于自耦变压器的新型动态无功补偿装置

在分析传统的晶闸管投切电容器(TSC)、相控电抗器(TCR)工作原理的基础上,提出了一种新型的动态无功补偿装置-自耦变压器型TSC和TCR的复合装置(TSCCRAT)。TSC、TCR及TSCCRAT的工作性能仿真结果比较表明,TSCCRAT与TSC相比无功功率连续可调和制造成本低,与TCR相比具有较小的谐波电流和功率损耗。特别是TSCCRAT将高电压领域常见的晶闸管对串联结构改成单或少量晶闸管对串联工作,提高了装置的可靠性,降低了控制难度。

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。

基于ANSYS Maxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真

为研究西北电网750kV变压器遭受直流偏磁的影响,基于有限元原理使用实际750kV自耦变压器参数建立了场路耦合模型,并根据自耦变压器高中压绕组电气连接特点,考虑偏磁直流电流不同流通路径和大小,对750kV变压器励磁电流的变化和内部磁场分布进行了仿真分析。结果表明:励磁电流和低次谐波会随着直流偏磁增加而急剧增加,不同情况下变压器铁芯铁轭部分磁感应强度变化最为明显;同时单侧旁轭上的调压绕组流过的偏磁直流电流越多,铁芯左右侧不对称饱和程度越严重。相关结论为考虑直流偏磁时750kV自耦变压器的设计和维护提供了参考。

基于星形联结自耦变压器的高功率密度12脉波整流器研究

为减小移相变压器的等效容量,并降低其绕组结构的复杂程度,提出一种等效容量小、绕组结构简单的星形联结移相自耦变压器。根据多脉波整流器对移相变压器的要求,确定了星形联结移相自耦变压器的相量图以及各绕组之间的匝比关系;定义了应用星形连接自耦变压器的12脉波整流器的开关函数,并应用该函数分析了12脉波整流器的输入电流和负载电压,并计算了该整流器所使用的3种磁性器件的等效容量。理论分析、仿真及实验结果表明,该整流器可以实现12脉波整流,且具有系统功率密度高、结构简单等优点,适合应用于三相四线制的大功率整流场合。

自耦变压器分裂式绕组频率响应分析建模与故障绕组识别

高铁自耦变压器采用辐向分裂绕组，由于各分裂绕组之间在变压器内部连接，无法直接测得每个分裂绕组的频率响应分析（frequency response analysis，FRA）曲线，因此采用既有FRA模型和诊断方法难以识别哪个分裂绕组发生了变形故障；该文以匝为最小单位构建辐向分裂式绕组FRA分布式模型，采用有限元计算获得模型的电气参数，重点剖析了各分裂绕组对位与错位线饼之间的耦合电容和互感，通过仿真与实测数据的对比验证了模型的正确性；基于该模型，对典型的轴向移位故障进行了仿真，结果表明：与单绕组频率响应曲线相比，分裂绕组移位时100kHz以下频率响应曲线发生了更为明显的偏移，远离铁心的分裂绕组移位较靠近铁心的分裂绕组对波峰影响更显著，在此基础上提出了分裂式绕组发生轴向移位故障时快速识别故障绕组的判断方法。

具备阻断直流故障电流能力的直流–直流自耦变压器

提出具备阻断直流故障电流的两端口直流–直流自耦变压器。共提出两种方案,分别为将直流自耦变的第一、第三换流器改造为具备阻断直流故障电流能力的换流器,以及在直流自耦变直流高低压直流端口间安装直流断路器。论述了两种方案的拓扑结构,推导了两种方案下所使用的换流器总容量随变比的关系,分析结果表明,安装直流断路器的方案所使用的换流器总容量少于改造换流器的方案。仿真验证了加装直流断路器方案的有效性,结果表明,在变比为1-2.5的范围内,两种方案下,具备阻断直流故障电流的直流–直流自耦变压器所使用的换流器总容量始终小于1.3倍互联功率,且所使用换流器总容量随变比降低而降低;而常规的直流–交流–直流变换技术无论变比如何变化,所使用的换流器总容量始终为2倍的互联功率。在PSCAD/EMTDC下仿真验证了所提出的保护方案的正确性。

特高压交流系统三绕组自耦变压器非线性模型的研究

建立精确的自耦变压器非线性模型是对1000kV交流输电系统谐波特性进行仿真分析的基础。本文基于单相三绕组自耦变压器的电磁关系,充分考虑激磁阻抗的影响,提出了一种适用于谐波分析、易于仿真实现的单相三绕组自耦变压器的非线性模型,然后分别引入ir-u和il-u瞬时特性曲线来求解激磁阻抗,并详细介绍了曲线的数值模拟方法。结合我国晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程中的主变参数在PSCAD/EMTDC中进行了建模和仿真,证明所建立的模型能够比较准确地反映自耦变压器的饱和特性,为搭建完整的1000kV交流输电系统仿真模型和进行其谐波特性分析提供了必要条件。

基于PSCAD的500kV自耦变压器铁磁谐振过电压仿真

随着铁心材质和技术优化,500 kV自耦变压器发生的铁磁谐振故障逐渐减少,但是在电网结构较薄弱的终端电站,由于不适当的调试方式,投切主变时依然有可能激发铁磁谐振。为解决上述问题,笔者以500 kV汗—塔华北电网典型终端工程为例,深入研究500 kV自耦变压器励磁特性,创新性的研发了BPA-PSCAD等值接口程序,实现了对长线合空变的不同调试方式下的谐振过电压、自然谐振频率、操作过电压和励磁涌流精确建模计算,提出了正确的启动调试方式,规避了谐振故障的发生,该研究对调试启动方案的制定提供了切实可行的依据,对终端电站的主变投切与运行具有直接的指导意义。

500kV自耦变压器中性点加装小电抗的设计及选型方法

500 kV自耦变压器中性点经小电抗接地是限制电网短路电流的有效手段。利用EMTPE对主变压器中性点接入小电抗后的过电压及绝缘配合进行研究。通过计算正常运行下中性点小电抗的工频及操作过电压水平,以及系统接地故障、合闸及重合闸等操作时小电抗上的操作过电压和暂态电流,确定了主变压器中性点MOA的参数配置,并总结了加装主变压器中性点小电抗的选型方法。

六相三角形联结自耦变压器优化设计

为降低多脉波整流系统设计成本,提高谐波抑制效率,对原边为三角形联结的自耦变压器进行了优化设计。通过几何方法分析自耦变压器相量图,给出了原边为三角形联结的自耦变压器所有副边位置;并通过分析副边位置系数和比例系数的关系,推导出不同变比时自耦变压器通用设计公式;同时分析了自耦变压器结构参数与其等效容量的关系,通过图表法得到等效容量最小时的结构参数。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于动态分频段FRA法的自耦变压器绕组轴向移位故障诊断

针对传统的频率响应分析(FRA)法无法识别自耦变压器绕组常见轴向移位故障的问题,提出基于动态分频段的FRA法:首先,搭建自耦变压器轴向移位故障模拟平台,获取不同轴向移位故障下绕组频响数据;其次,将幅频特性曲线波峰点与相频特性曲线C-L过零点频率相同的点作为预备分频点,同时将频响数据动态划分为多个频段,并绘制分频段极坐标图;然后,提取极坐标图的4个灰度梯度共生矩阵纹理特征和对应的归一化特征参数;最后,通过图形与特征的变化规律分析自耦变压器绕组的状态。试验验证结果表明:采用基于动态分频段的FRA法,生成的极坐标图数据点重叠情况得到改善,有利于图形分析和特征提取;不同绕组发生轴向移位故障时,各频段极坐标图变化趋势明显;同一绕组发生不同程度轴向故障时,极坐标图随故障程度增加差异呈变大的趋势;采用基于动态分频段的FRA法能准确区分自耦变压器轴向移位的故障绕组与故障程度,并能为自耦变压器现场故障诊断提供参考。