高阻抗变压器励磁涌流研究综述

随着电网发展系统容量增大,具有成本低、额外占地面积小、限制系统短路电流能力强等特点的高阻抗变压器应用率不断提高。目前国外对于高阻抗变压器的研究较少,而国内对于高阻抗变压器未形成系统性研究。首先介绍高阻抗变压器的定义和设计原理,对不同高阻抗变压器的实现方式进行总结。其次,针对高阻抗变压器应用过程中凸显的励磁涌流问题开展理论分析。最后,对高阻抗变压器励磁涌流抑制措施进行总结和对比,并对高阻抗变压器的研究和应用前景进行展望。

典型高阻抗变压器励磁涌流条件下电磁及机械特性研究

随着电网发展系统容量增大,具有成本低、额外占地面积小、限制系统短路电流能力强等特点的高阻抗变压器应用率不断提高。但是,高阻抗变压器因其空载合闸励磁涌流过大,导致零序涌流增大,从而增加了变压器所连母线上零序过流保护的误动风险,同时,国内外又缺少对高阻抗变压器系统性的研究。首先通过Maxwell有限元软件建立4种高阻抗变压器及同电压等级的普通变压器的二维仿真模型,研究变压器绕组及铁心之间的差异;然后开展了变压器励磁涌流特性的研究,明确了5种变压器之间的特性差异;最后,分析了变压器的磁密及电磁力之间的差异。从多方面入手,对高阻抗变压器进行了较为详细地、综合地研究,包括了当前所有的高阻抗变压器结构,为后续针对高阻抗变压器的研究提供了参考。

高压内置型高阻抗变压器涌流特性对保护的影响

结合现场保护误动实例,对高压内置型高阻抗变压器励磁涌流特性进行了深入分析,结合变压器结构的特点指出其励磁涌流大且衰减缓慢的原因。进而运用PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型,对空载合闸产生的涌流零序分量大小及衰减时间的影响因素进行了仿真研究。建议新投运高压内置型高阻抗变压器时,考虑励磁涌流衰减时间最长的极端工况,对线路零序保护Ⅳ段动作时限进行重新整定,以保证变压器正常投运。

高阻抗变压器相间短路后备保护灵敏度的提高

高阻抗变压器的整定计算中,高阻抗变压器的相间短路后备保护配置的复压过流保护和阻抗保护的灵敏度往往不能满足要求。根据一个工程中的整定计算实例对不完全差动保护的原理、不完全差动保护比率特性曲线、动作电流和制动电流的计算方法、动作判据、整定计算、变压器三侧绕组容量比为100/100/50时的灵敏度校验,以及单变和双变并列运行时的灵敏度、动作时限进行了研究。研究结果表明,配置不完全差动保护可以有效的提高灵敏度,并且其原理简单易于实现,并指出不完全差动保护应用于大电流接地系统中时,防止区外故障时保护误动作的方法。

高阻抗变压器涌流的特殊性比较分析

近年来高阻抗变压器空投时零序过流保护误动的事故频繁发生,文中围绕高阻抗变压器涌流的特殊性展开研究。首先明晰了变压器'绕组排布—磁通分布—等值电路参数'的对应关系以及励磁涌流产生机理。根据高压绕组内置型高阻抗变压器、低压绕组串联电抗型高阻抗变压器与普通结构型常规阻抗变压器的结构差异阐释了等值电路中自漏感和空心电感等参数的差异。基于参数差异,从理论上分析比较了三者涌流的特殊性:相同条件下,内置型高阻抗变压器的励磁涌流幅值大于串联电抗型高阻抗变压器和普通结构型常规阻抗变压器。考虑三角绕组环流影响后,串联电抗型高阻抗变压器的原方涌流幅值大于普通结构型常规阻抗变压器;三者涌流衰减均很缓慢,相对而言内置型高阻抗变压器较另两个略快。仿真结果验证了所得结论的正确性。

基于PSASP的高阻抗变压器工程应用价值模糊综合评价

分析了短路电流控制的基本原理。通过理论推导,论证了高阻抗变压器限制短路电流的机理。基于层次分析法,构造了包含目标层、准则层和指标层的评价方法结构关系。通过各指标量化值建立判断矩阵,计算出各指标的权重系数和隶属度函数。结合专家知识对实际工程的评语集,针对限流效果、运行经济性、一次投资成本及对系统稳定的影响4个方面,对高阻抗变压器的应用价值进行模糊综合评价,计算出模糊评价方案的优先度。采用中国电科院PSASP仿真计算软件,基于2016年华北电网短路数据,进行实例仿真验证。结果证明,所提出的综合评价方法在工程应用中具有实用性和有效性。

高阻抗变压器零模涌流特性与动模试验研究

基于“磁通-电感”映射关系,利用研究提出的零模涌流等值电路对高阻抗变压器(含高压内置型、低压串抗型)和普通变压器的零模涌流特性进行了物理机理的阐释。参照实际变压器研制了三种变压器的物理模型,构建了动态模拟试验系统。通过动模试验分析比较了剩磁(分闸角)、合闸角、电压、副方绕组接线方式、变压器类型等因素对零模涌流特性的影响,验证了机理阐释的正确性。为抵御高阻抗变压器零模涌流引起零序保护误动的风险,提出了调压绕组内置、分合闸角度匹配和二次谐波制动等应对方法。

110kV变阻抗变压器短路电流首峰值限制方法

该文研究110kV变阻抗变压器(VIT)短路电流首峰值限制方法。发生短路时,通过人工过零回路在短路电流上升阶段开断快速开关,使短路电流流过与高压绕组串联的内置限流电抗器从而被限制。仿真计算变阻抗变压器短路电流首峰值随短路瞬间电压相位的变化关系,结果表明,仅当电压相位处于[-180°,-120°]、[-60°,60°]以及[120°,180°]3个区间时才有必要进行人工过零限流,现有快速真空开关分闸时间及短路故障识别算法时间满足限流方案要求。快速开关开断后,变阻抗变压器绕组的短路电流将继续增长。通过提前触发人工过零回路,同时减小人工过零回路电容器电容量,可将变阻抗变压器短路电流首峰值限制到与快速开关保持分闸状态相同的水平。限流方案可采用大电流试验回路进行验证,其对快速开关开断能力的考验比实际变压器出口短路更严格。

150MVA/220kV高阻抗变压器漏磁场分析

利用漏磁场有限元软件对150M VA/220kV高阻抗变压器进行计算,并分别就短路阻抗、绕组涡流损耗、结构件杂散损耗和短路电动力进行分析。

高阻抗变压器后备保护的研究

目前高阻抗变压器采用的高压侧过流保护在低压侧区内故障时灵敏度不足,无法满足主电源侧的变压器相间短路后备保护主要作为变压器内部故障的后备保护的要求。在分析了高阻抗变压器内部构造的基础上,提出了一种新的变压器保护方案,即采用低压侧复压和电流保护,不仅可以提高高阻抗变压器低压侧内部相间故障的灵敏度,而且在低压侧外部故障低压侧CT严重饱和时仍然可以对变压器进行保护。这种方案在微机变压器保护装置中简单易行,可提高高阻抗变压器保护装置的灵敏性和可靠性。

220kV有载调压高阻抗变压器的设计

介绍了 2 2 0kV三相三绕组有载调压高阻抗变压器的设计特点 ,列出了该类产品的主要性能参数 ,给出了特殊高阻抗的计算方法 ,并将该类高阻抗产品与常规普通阻抗产品进行了对比分析。

变阻抗变压器过电压分析

电力系统短路电流严重影响了变压器的安全可靠运行,为限制变压器的短路电流,提出了一种新型的变阻抗变压器,该新型变压器能实现阻抗的自主调节,保障了限流效果的同时还兼顾了经济性。文中介绍了变阻抗变压器的结构及原理,利用PSCAD仿真软件分析了变阻抗变压器过电压的特性及抑制方法。研究结果表明:变阻抗变压器阻抗调节过程中会产生高频高幅值的暂态过电压,在限流电抗器两端并联电容器能有效地抑制暂态过电压的幅值及频率,并能使电抗器绕组电压均匀分布。变阻抗变压器的投入使用有利于提高电力系统运行的安全可靠性。

对高阻抗变压器后备保护问题的思考

为了提高高阻抗变压器的保护可靠性,文章对高阻抗变压器现阶段的后备保护进行了研究,发现相间短路时后备保护灵敏度往往不能满足要求;另外,变压器微机保护的差动保护和后备保护设备所使用的回路相同,当差动保护回路出故障时,后备保护回路也出故障,即后备保护的作用形同虚设。因而,建议加强主保护,并使主保护兼主、备保护双重功能,互为备用,逐渐淡化后备保护。

高阻抗变压器可行性探讨

本文对高阻抗变压器的原理、技术、经济等方面进行了探讨。

应用高阻抗变压器限制系统的短路电流

通过对某一供配电系统的分析,提出了应用高阻抗变压器来限制系统短路电流的措施,并在其他变电所得到应用。高阻抗变压器的应用降低了系统的复杂程度,缩短了改造工期,提高了供电的可靠性,对结构紧凑、屋内布置配电装置的变压器增容改造具有参考价值。

面向零序过流保护误动风险评估的高压内置型高阻抗变压器空载合闸模型及应用

针对高压内置型高阻抗变压器(high-voltagebuilt-in transformer,HVBT)空载合闸导致上游线路零序过流保护(zero-sequence over-current protection,ZOCP)误动问题,提出基于双衰减时间常数的变压器数学模型,并将所提模型的计算结果与实际录波数据和仿真数据进行对比,结果表明该模型可以准确地模拟涌流发展规律,达到与PSCAD仿真模型相媲美的程度并具备批量化自动化实现海量数据样本的运算和分析能力。该文以所提模型为基础对零序涌流导致线路ZOCP误动问题展开深入研究,定量凸显了HVBT空载合闸产生的零序涌流的严重性,并对HVBT空载合闸导致上游线路ZOCP误动风险进行评估,为运行部门提供可资参考的借鉴。

基于场路耦合法的高阻抗变压器设计与计算分析

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了3种不同绕组结构的高阻抗变压器设计;然后,应用基于场路耦合的有限元法和漏磁阻法分别对不同设计方案的短路阻抗进行计算分析,得出将高压绕组内置的方案对提高短路阻抗最明显,提高了124.56%。同时,通过两种方法计算结果对比验证了计算的正确性;最后,对不同设计方案引起的油箱及夹件的涡流损耗及损耗密度分布进行计算,研究在实现变压器高阻抗过程中对结构件损耗产生的影响。文中对今后高阻抗变压器的设计提供了一些思路。

高阻抗变压器设计浅析

高阻抗变压器设计需要克服多个技术难题,包括电气方案的优选、如何避免线圈及结构件局部过热。建立过热部位的电磁分析三维模型,根据仿真计算结果采取相应的技术措施,容易过热结构件选用低磁钢板材料,为降低杂散损耗低压绕组采用双层U型线圈结构。

高阻抗变压器漏磁场分析与磁分路应用

建立了高阻抗变压器漏磁分析的物理模型,对油箱与夹件等主要结构件的涡流损耗进行了分析,对不同磁分路方案进行了对比分析。

高阻抗变压器波过程计算及结构优化

本文中作者采用计算机仿真方法,优化了变压器绕组结构,以获得结构合理、制造成本低、经济性好的绝缘结构。