变压器励磁涌流若干问题研究

发布时间：2020-04-03 03:33

【摘要】：电力变压器通过电磁能量转换实现不同电压等级间的功率传送,是电力系统中非常重要的设备。多年的继电保护运行动作统计数据表明,变压器保护的正确动作率是最低的。变压器在空载投入运行或者外部故障切除电压恢复时,可能会在变压器的一侧产生数倍于额定电流的励磁涌流,还可能使周围正常运行的变压器产生和应涌流,给变压器的差动保护带来误动隐患。励磁涌流在系统中流动时,可能造成直流输电系统发生换相失败。针对这些问题,本文以变压器励磁涌流为对象展开了细致的研究,分析了励磁涌流对交直流系统的影响机理,提出了励磁涌流抑制策略。二次谐波制动法是现场使用最广泛的识别励磁涌流的方法,但是在运行中还是偶有出现励磁涌流时因二次谐波比低而误动的情况。从变压器励磁涌流的产生机理出发,用简化的变压器模型对励磁涌流的二次谐波比的影响因素进行了理论研究,同时结合数字仿真和动模试验对各种影响因素进行了分析。围绕变压器和应涌流问题,从电流的角度系统的分析了和应涌流产生的物理机理。再通过动模试验研究了和应涌流的各种影响因素,包括电源阻抗、运行电压、空投变压器/运行变压器容量比、中性点接地方式、运行变压器带发电机等。通过理论分析研究了直流系统的换相失败机理,针对电压畸变对换相失败的影响,分析了电压跌落、电压相位偏移以及谐波对换相失败的影响。再通过数字仿真研究了直流系统对励磁涌流的响应过程。为了从源头解决励磁涌流对交直流系统的影响,通过动模试验的方法,得到了一种基于选相控制断路器的励磁涌流抑制策略,并给出了实际的分闸角与合闸角的控制方法。该策略可以避开涌流抑制最复杂的问题-剩磁,用动模试验数据直接得到分闸角与合闸角的关系,该关系对实际变压器具有一定的参考价值。
【图文】：

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华中科技大学硕士学位论文小影响了励磁涌流的二次谐波比。下面借助电磁暂态仿真软件 PSCAD /EMTDC对上述分析进行验证。仿真时电压合闸角控制在零度附近，这容易实现。最困难的是剩磁控制。变压器开关跳闸后，其稳态剩磁将保留相当长时间。但仿真软件的仿真结果显示，剩磁衰减很快，其稳态剩磁接近零，与实际出入很大，原因是所用软件得出的剩磁是由电压积分产生，未计及铁磁材质的特性。本文采取跳闸角控制及快速合闸相结合以控制剩磁。令开关在断开后快速合闸，此时，仿真的磁通衰减不太大，剩磁约为额定峰值的0.6 倍。此试验时的合闸角在零度前，但很接近零度，由此得到的仿真结果如图 2-11，其最低谐波比为 13.7%，与前面近似分析的结果基本一致，，低于 15%的时间约 8ms。

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华中科技大学硕士学位论文改变分合闸时间，使变压器在低剩磁条件下合闸，剩磁约为额定峰值的 0.3 倍，同时合闸角保持不变，仿真结果如图 2-12，其最低谐波比为 40%。由此可见，剩磁系数对二次谐波比影响很大，剩磁系数越高，二次谐波比越低，当剩磁系数高于 60%时二次谐波比可能低于 15%，可能造成变压器差动保护误动作。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM40

【参考文献】