基于剩磁控制的空载变压器同步关合策略研究
发布时间：2020-12-18 20:46
随着电力能源的广泛应用和新能源的普及,变电站及大型风电场的数量逐渐增多。变压器是风电场及变电站中最重要的元器件之一,在电力系统中起着变换电压的作用。但在关合空载变压器时,由于变压器铁芯磁通的饱和而产生励磁涌流。励磁涌流的存在易使变压器差动保护误动作,严重的过电流易使变压器绕组发热,降低变压器绝缘性能,影响变压器使用寿命。传统的励磁涌流识别技术,虽然可以识别励磁涌流,在合闸时避免变压器差动保护误动作,但始终没能抑制励磁涌流,对变压器本身的伤害也一直存在。随着新型操动机构的应用,同步关合技术日趋成熟,此技术可以从源头上抑制励磁涌流。但是在电网中,还存在着很多传统断路器,这部分断路器只有一个操动机构,不能分相操动,本文针对这部分三相联动的断路器进行了研究。首先分析变压器基本性能及构造,对选相关合技术基本原理进行分析。研究了变压器空载关合引发励磁涌流的影响因素,仿真分析了剩磁大小及极性,系统阻抗,合闸相位等因素对励磁涌流的影响。研究了三相联动断路器关合特性;分析了在一个周期内不同相位分闸断路器时变压器铁芯内剩磁分布情况。根据不同的剩磁分布,提出了基于三相联动断路器的空载变压器关合策略,即在变压...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变压器工作原理图
西华大学硕士学位论文7图2.2单相变压器等效电路图Fig.2.2Equivalentcircuitdiagramofsingle-phasetransformer如图2.2所示为变压器的等效原理图。图中，R1、R2分别为变压器原边及副边的绕组电阻，L1、L2分别为变压器原副边的励磁电感，Lm为励磁支路电感。设空载变压器原边额定电压为1mutUsint(2.1)式中，Um为原边额定电压峰值，ω为系统电压的角频率，为变压器投入运行时的电压初相角。将变压器原边绕组方程改写为111didutRiLdtdt(2.2)式中，φ为变压器铁芯中的主磁通，i为变压器一次侧励磁电流。当变压器稳态运行时，铁芯磁通没有饱和，一次侧的励磁电感L1≈φ/i。将L1带入式（2.2）中并解微分方程有1mm/cosRtLUtCe(2.3)式中，常数C由铁芯中的剩磁φr决定，由于铁芯为铁磁材料，其具有磁滞特性，所以在变压器断电后铁芯中会残留剩磁。当变压器在t=0时刻投入运行，由磁链守恒定律，结合式（2.3）可知mrCcos(2.4)式中，φm=Vm/ω为变压器稳态运行时铁芯磁通峰值。结合式（2.3）（2.4）可得动态磁通φ的表达式为1m/mmrcoscosRtLte(2.5)分析式（2.5）可知，变压器铁芯磁通由两部分构成：φmcos(t+)为稳态磁通分量，即变压器铁芯中的预期磁通；11/mr(cos)eRtL为暂态磁通分量。空载变压器稳态运行时，铁芯磁通运行在磁化曲线的线性段，绕组励磁电感较高，励磁电流远小于其额定电流。当关合空载变压器时，由于剩磁的存在以及关合相位等因
基于剩磁控制的空载变压器同步关合策略研究8素，铁芯磁通瞬间饱和，励磁电感变小，变压器中产生高幅值，多谐波的励磁涌流，如图2.3所示。变压器铁芯的饱和越严重，则绕组中产生的励磁涌流幅值就越大。图2.3励磁涌流与铁芯磁通的关系Fig.2.3Relationshipbetweeninrushcurrentandcoreflux由于风电场的特殊性，在风电场中并联了多个风机变压器。如图2.4为两台变压器并联的系统图。图中，US为系统电源，i1、i2分别为变压器T1、T2的原边电流，QF为断路器。当空载变压器T2关合时，大量的的励磁涌流直流分量将造成相邻正常运行变压器T1的磁通饱和，进而在变压器T1中引发和应涌流[58-59]。图2.4风电场并联变压器系统图Fig.2.4Windfarmparalleltransformersystemdiagram为方便分析，建立如图2.5所示为风电场两台并联变压器系统的等效电路。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国泛在电力物联网产业现状与发展趋势[J]. 袁也. 电子产品世界. 2020(01)
[2]供电企业电力营销管理现状与发展策略[J]. 吕剑. 集成电路应用. 2020(01)
[3]永磁机构真空断路器同步关合技术相关问题研究[J]. 徐晓静,夏岩,燕德丽. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[4]电力系统的现状与网络信息化发展分析[J]. 陈晔. 计算机产品与流通. 2019(11)
[5]计及剩磁的中性点不接地变压器选相合闸仿真与实验[J]. 陈川江,方春恩,李伟,曾俊龙,任晓,张彼德. 高电压技术. 2019(11)
[6]计及剩磁的空载变压器选相合闸研究[J]. 陈川江,方春恩,曾俊龙,李伟,罗彦,任晓. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[7]电力变压器励磁涌流识别方法综述[J]. 杨凡凡,肖诗意,凌端伟,高鹏. 安徽电力. 2017(03)
[8]特高压直流换流站选相合闸装置现场参数整定及测试方法[J]. 李辉,刘伟良,徐浩,郭思源,刘海峰,赵永生,敖非,李刚,余斌. 电网技术. 2018(01)
[9]选相分合闸装置在交流特高压无功补偿设备上的应用[J]. 李显鹏,刘世安,程兴民,姜涛. 浙江电力. 2016(12)
[10]基于SF6断路器动态击穿特性的选相合闸技术[J]. 程亭婷,李志兵,柏长宇,关永刚,刘北阳,唐诚. 高电压技术. 2016(06)
博士论文
[1]海上风电场集电系统高频暂态建模和内部过电压产生机理研究[D]. 辛妍丽.华南理工大学 2018
硕士论文
[1]基于改进小波理论的变压器差动保护[D]. 肖雅文.湖南工业大学 2019
[2]变压器励磁涌流若干问题研究[D]. 李根.华中科技大学 2019
[3]基于二次谐波制动的变压器差动保护的研究[D]. 唐菊生.安徽理工大学 2018
[4]变压器励磁涌流分析与抑制方法研究[D]. 孔硕颖.东南大学 2018
[5]126kV真空断路器电机操动机构同步关合控制装置的研制[D]. 张蛟.沈阳工业大学 2016
[6]基于选相控制的空载变压器关合励磁涌流抑制方法的研究[D]. 倪海妙.东南大学 2016
[7]变压器励磁涌流识别的经验模式分解方法[D]. 祖哲.昆明理工大学 2013
[8]永磁真空断路器同步控制技术的研究与实现[D]. 杜金婷.北京交通大学 2012
[9]电力电子变压器及其在电力系统中的应用[D]. 张晓东.山东大学 2012
[10]空载变压器选相关合技术研究[D]. 黄金.西华大学 2010
本文编号：2924586
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变压器工作原理图
西华大学硕士学位论文7图2.2单相变压器等效电路图Fig.2.2Equivalentcircuitdiagramofsingle-phasetransformer如图2.2所示为变压器的等效原理图。图中，R1、R2分别为变压器原边及副边的绕组电阻，L1、L2分别为变压器原副边的励磁电感，Lm为励磁支路电感。设空载变压器原边额定电压为1mutUsint(2.1)式中，Um为原边额定电压峰值，ω为系统电压的角频率，为变压器投入运行时的电压初相角。将变压器原边绕组方程改写为111didutRiLdtdt(2.2)式中，φ为变压器铁芯中的主磁通，i为变压器一次侧励磁电流。当变压器稳态运行时，铁芯磁通没有饱和，一次侧的励磁电感L1≈φ/i。将L1带入式（2.2）中并解微分方程有1mm/cosRtLUtCe(2.3)式中，常数C由铁芯中的剩磁φr决定，由于铁芯为铁磁材料，其具有磁滞特性，所以在变压器断电后铁芯中会残留剩磁。当变压器在t=0时刻投入运行，由磁链守恒定律，结合式（2.3）可知mrCcos(2.4)式中，φm=Vm/ω为变压器稳态运行时铁芯磁通峰值。结合式（2.3）（2.4）可得动态磁通φ的表达式为1m/mmrcoscosRtLte(2.5)分析式（2.5）可知，变压器铁芯磁通由两部分构成：φmcos(t+)为稳态磁通分量，即变压器铁芯中的预期磁通；11/mr(cos)eRtL为暂态磁通分量。空载变压器稳态运行时，铁芯磁通运行在磁化曲线的线性段，绕组励磁电感较高，励磁电流远小于其额定电流。当关合空载变压器时，由于剩磁的存在以及关合相位等因
基于剩磁控制的空载变压器同步关合策略研究8素，铁芯磁通瞬间饱和，励磁电感变小，变压器中产生高幅值，多谐波的励磁涌流，如图2.3所示。变压器铁芯的饱和越严重，则绕组中产生的励磁涌流幅值就越大。图2.3励磁涌流与铁芯磁通的关系Fig.2.3Relationshipbetweeninrushcurrentandcoreflux由于风电场的特殊性，在风电场中并联了多个风机变压器。如图2.4为两台变压器并联的系统图。图中，US为系统电源，i1、i2分别为变压器T1、T2的原边电流，QF为断路器。当空载变压器T2关合时，大量的的励磁涌流直流分量将造成相邻正常运行变压器T1的磁通饱和，进而在变压器T1中引发和应涌流[58-59]。图2.4风电场并联变压器系统图Fig.2.4Windfarmparalleltransformersystemdiagram为方便分析，建立如图2.5所示为风电场两台并联变压器系统的等效电路。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国泛在电力物联网产业现状与发展趋势[J]. 袁也. 电子产品世界. 2020(01)
[2]供电企业电力营销管理现状与发展策略[J]. 吕剑. 集成电路应用. 2020(01)
[3]永磁机构真空断路器同步关合技术相关问题研究[J]. 徐晓静,夏岩,燕德丽. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[4]电力系统的现状与网络信息化发展分析[J]. 陈晔. 计算机产品与流通. 2019(11)
[5]计及剩磁的中性点不接地变压器选相合闸仿真与实验[J]. 陈川江,方春恩,李伟,曾俊龙,任晓,张彼德. 高电压技术. 2019(11)
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[7]电力变压器励磁涌流识别方法综述[J]. 杨凡凡,肖诗意,凌端伟,高鹏. 安徽电力. 2017(03)
[8]特高压直流换流站选相合闸装置现场参数整定及测试方法[J]. 李辉,刘伟良,徐浩,郭思源,刘海峰,赵永生,敖非,李刚,余斌. 电网技术. 2018(01)
[9]选相分合闸装置在交流特高压无功补偿设备上的应用[J]. 李显鹏,刘世安,程兴民,姜涛. 浙江电力. 2016(12)
[10]基于SF6断路器动态击穿特性的选相合闸技术[J]. 程亭婷,李志兵,柏长宇,关永刚,刘北阳,唐诚. 高电压技术. 2016(06)
博士论文
[1]海上风电场集电系统高频暂态建模和内部过电压产生机理研究[D]. 辛妍丽.华南理工大学 2018
硕士论文
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[3]基于二次谐波制动的变压器差动保护的研究[D]. 唐菊生.安徽理工大学 2018
[4]变压器励磁涌流分析与抑制方法研究[D]. 孔硕颖.东南大学 2018
[5]126kV真空断路器电机操动机构同步关合控制装置的研制[D]. 张蛟.沈阳工业大学 2016
[6]基于选相控制的空载变压器关合励磁涌流抑制方法的研究[D]. 倪海妙.东南大学 2016
[7]变压器励磁涌流识别的经验模式分解方法[D]. 祖哲.昆明理工大学 2013
[8]永磁真空断路器同步控制技术的研究与实现[D]. 杜金婷.北京交通大学 2012
[9]电力电子变压器及其在电力系统中的应用[D]. 张晓东.山东大学 2012
[10]空载变压器选相关合技术研究[D]. 黄金.西华大学 2010
本文编号：2924586
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