基于直流励磁及选相控制的变压器励磁涌流抑制技术研究

发布时间：2020-10-27 15:46

　　 空载变压器在合闸操作时将会产生较高幅值的励磁涌流,并向电力网中注入各次谐波,引起电流、电压的畸变,可能对电网生产运行产生不利影响,如造成直流闭锁或产生过电压现象等,因此探究限制变压器励磁涌流的措施,对于确保电网可靠运行及相关电网设备安全,具有重要意义。本论文采取对变压器的饱和程度进行主动控制的技术路线,研究基于附加直流励磁控制和选相投切技术的变压器励磁涌流抑制措施。研究成果对于研制相关抑制装置、解决此类工程问题具有理论指导意义。论文主要研究内容如下:(1)从理论上,对变压器合闸过程中励磁涌流的产生机理和谐波特性进行分析,研究其对直流输电设备等电网设备的影响。通过理论公式定性分析了变压器合闸过程中磁链和电流的特征,以及励磁涌流的谐波分量;通过简化电网模型,仿真分析了直流送端、受端换流站近区电网合闸空载变压器时电网的谐波和电压畸变现象,以及分别引起的直流谐波及换相失败问题。(2)提出了一种基于直流分量补偿的励磁涌流抑制方法,研究了其基本原理、装置设计等关键技术。提出一种在合闸后动态跟踪励磁涌流直流分量,通过整流电路输出直流电流以补偿该直流分量,从而降低变压器饱和程度、抑制励磁涌流的方法。首先,定性分析了励磁涌流直流分量的幅值对变压器饱和特性的影响,明晰了降低该直流分量对于限制励磁涌流的作用。其次,提出基于直流分量补偿的具体抑制方法,包括直流电流补偿回路的接入方式,以及该直流电流的控制方法。此后,研究了抑制装置的设计方法和参数选取原则,包括抑制装置的基本结构、直流电流的控制环节等方面设计,并介绍了采用VSC型直流励磁电源的基本结构。最后,选取典型设备参数,仿真分析该抑制装置对于励磁涌流幅值及各次谐波分量的限制效果。(3)在研究变压器选的相投切技术基础上,研究给出两种变压器合闸综合控制策略,即直流分量动态补偿与选相控制相结合的控制策略,以及预励磁与选相控制相结合的控制策略,并采用仿真分析验证了上述策略的应用效果。首先,阐述了在有无剩磁两种情况下的变压器选相投切控制策略。其次,研究了直流分量动态补偿与选相控制相结合的合闸策略,即对于首合相考虑前述直流分量补偿控制,对于后两相考虑采用选相控制;研究并提出了具体策略并通过仿真验证其应用效果。最后,研究了预励磁与选相控制相结合的合闸策略,即在变压器合闸前向变压器注入预励磁电流,使变压器磁链达到某一恒定值,相当于设定当前剩磁值,并采用选相控制策略进行合闸;研究并提出了具体策略并通过仿真验证其应用效果。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM41
【部分图文】：

（１）断路器加装合闸电阻??通过在断路器的合闸回路中串接一个电阻，从而达到抑制励磁涌流的幅值??以及其暂态过程的目的，可明显消减励磁涌流的影响。其原理如图１－１所示。断??路器合闸电阻可明显抑制或削减制励磁涌流产生的影响，在国内外相关工程中??获得了广泛的应用，在我国，目前新建７５０ｋＶ￣１０００ｋＶ变压器的高压侧均要求加??装合闸电阻。早期国内外相关研究机构和学者对合闸电阻技术开展了研究。文［１９］??详细对变压器励磁涌流在断路器合闸电阻作用下的影响进行了讨论；文［２０］充分??３??

２．１．１励磁涌流的产生机理??暂不考虑其他绕组及漏感的影响，仅考虑励磁电感，将变压器视为一个非??线性电感元件，并近似以两段折线模拟变压器磁化曲线，如图２－１所示。图中??横、纵坐标分别表示电流和磁链，《。表示磁饱和点所对应的磁链。??７?????？?ｉ??图２－１变压器近似磁化曲线??变压器合闸过程中的简化电路如图２－２所示，其中，＾表示合闸母线的电压，??？表示变压器的电压，Ｖ／表示变压器的磁链，均采用标么值来表示，其基值分别??为变压器的额定磁链和额定电压。??７??

Ｐ０且ｃｏｓ（ａ）＞０，则半个周期后磁链达到最大值２！／＾〇５（〇）＋！＾。若在电压过零??点的时刻，即《＝〇°时操作合闸，此时磁通的极值为２ｉ＾＋Ａ，饱和现象达到最高??程度［４７］。根据图２－１所示的磁化曲线，在磁链达到饱和点前，变压器表现为线??８??
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本文编号：2858719