CN101419266B - 一种特高压变压器的动态模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明基于晋东南-南阳-荆门交流特高压试验示范工程中应用的特高压变压器的原形结构，设计了能够准确模拟1000kV交流输电系统要求的特高压变压器模型。该模型基于主体变压器、调压变压器和补偿变压器三部分组成，利用两个小容量的双绕组变压器模拟分体调压中的调压变压器和补偿变压器。主体变压器可以利用中性点侧分接头独立实现调压，又可与调压变压器及补偿变压器配合使用，实现分体调压。设置7组电流互感器CT以满足动态模拟试验中各种变压器保护的需求，设置匝间短路抽头，可以模拟1％～10％的匝间短路故障。对特高压变压器的暂态特性进行试验研究，并能够为所模拟系统继电保护装置的设计和选型提供试验条件。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种特高压变压器的动态模拟方法。
背景技术
晋东南—南阳—荆门1000kV交流特高压示范工程是我国第一条交流特高压试验示范工程线路。它在我国电力网络建设及发展史上有着举足轻重的地位。该工程中所使用的特高压变压器不同于以往的自藕变压器，其结构采用主体与调压变压器分体的思想设计。建立1000kV交流特高压变压器的动态模拟系统并对其进行特性分析研究是极为必要的。建立1000kV交流输电系统的特高压变压器动态模拟系统可以对特高压变压器继电保护装置进行动态模拟检测试验，为研究特高压变压器暂态特性对继电保护装置的影响提供科学依据，为1000kV输电系统特高压变压器继电保护装置的设计、选型、运行提供试验条件。
发明内容
本发明提出了一种特高压变压器的动态模拟方法，具有以下步骤：
(1)以特高压模拟变压器原型为基础进行模拟变压器的结构设计，建立模拟变压器模型，其具有主体变压器、调压变压器和补偿变压器，所述调压变压器与补偿变压器分别由两个小容量的双绕组变压器模拟，并与主体变压器之间通过外接线连接，在变压器不同部分装设7组电流互感器CT；
(2)将上述模拟变压器模型设置为两种调压方式：一种是主体变压器利用中性点侧分接头独立实现调压的方式，另一种是主体变压器与调压变压器及补偿变压器配合进行调压的方式，从而实现进行分体调压；
(3)以特高压模拟变压器原型为基础结合动态模拟试验系统的电压水平，进行所述模拟变压器模型的模型参数的设置，包括确定所述模拟变压器模型主体的容量、变比、调压抽头和短路电压百分数，以及确定所述模拟变压器模型的调压变和补偿变的容量、变比、调压抽头、短路电压百分数；
(4)确定所述模拟变压器模型中各电流互感器CT的配置及变比；
(5)利用建立的所述模拟变压器模型试验系统进行以下试验项目：
1)区内外金属性短路故障及区外断线故障试验；
2)大电流短路故障试验；
3)经过渡电阻故障试验；
4)变压器匝间短路试验；
5)励磁涌流试验；
6)手合断路器于故障变压器试验；
7)发展性故障试验；
8)投切110kV侧电容、电抗器试验；
9)系统振荡及振荡中再发生故障试验；
10)TA、TV断线及TA饱和试验；
11)调压变及补偿变匝间短路故障试验；
12)调节调压抽头后重复区内外金属性故障试验。
本发明的方法其特征还在于将所述模拟变压器模型绕组抽头设置为：高压侧、中压侧和低压侧均设置绕组抽头，主体变压器中性点侧设置匝间短路抽头，可模拟1％～10％的匝间短路故障，所述调压变压器与补偿变压器的一、二次绕组上均设置匝间短路抽头。
本发明具有以下的优点：
1、整体结构设计简洁，绝缘可靠性好，并实现对原形的良好模拟。
2、电流互感器CT配置全面合理，能满足实际应用中主变，调压变，补偿变保护及测量的要求。
3、高、中、低压侧分抽头的合理设置，可以灵活实现主体变压器独立调压和分体调压两种调压方式。
4、在主变、调压变、及补偿变的绕组上灵活设置匝间短路抽头，可以进行满足检测要求的(1％~10％)匝间短路。
5、与实际主变、调压变、及补偿变一致的短路电压百分数。其它各项参数均按原型折算到模型值。
6、设计中以1000kV模拟变压器参数要求为主，同时兼顾了500kV模拟变压器的参数要求。
附图说明
图1是依据本发明的特高压变压器模拟方法流程图；
图2是1000kV模拟变压器绕组抽头布置图；
图3是1000kV模拟变压器电流互感器电流互感器CT配置图；
图4是1000kV变压器保护动模试验系统接线图。
具体实施方式
基于晋东南-南阳-荆门交流特高压试验示范工程中应用的特高压变压器的原形结构，设计了能够准确模拟1000kV交流输电系统要求的特高压变压器模型。基于主体变压器、调压变压器和补偿变压器三部分组成，利用两个小容量的双绕组变压器模拟分体调压中的调压变压器和补偿变压器。主体变压器可以利用中性点侧分接头独立实现调压，又可与调压变压器及补偿变压器配合使用，实现分体调压。设计中同时兼顾了500kV模拟变压器的参数要求，设计出灵活的绕组抽头与电压调节对应关系。设置7组电流互感器CT以满足动态模拟试验中各种变压器保护的需求，设置匝间短路抽头，可以模拟1％～10％的匝间短路故障。建立1000kV交流特高压变压器保护动态模拟系统如图4所示，对特高压变压器的暂态特性进行试验研究，并能够为所模拟系统继电保护装置的设计和选型提供试验条件。
本发明的方法主要包括以下内容：
1、特高压模拟变压器在结构上由主体变压器、调压变压器和补偿变压器组成。调压变压器与补偿变压器分别用两个小容量的双绕组变压器模拟，它们与主变之间通过外接线连接。
2、电流互感器CT的配置：在变压器不同部分装设7组电流互感器CT，可以满足变压器各部分保护的测试需求。
3、调压方式：主体变压器可以利用中性点侧分接头独立实现调压，又可以与调压变压器及补偿变压器配合使用，实现分体调压。
4、绕组抽头的设置：高压侧、中压侧和低压侧均设置绕组抽头，主体变压器中性点侧设置匝间短路抽头，可以模拟1％～10％的匝间短路故障。调压变及补偿变的一、二次绕组上均设置匝间短路抽头供试验时使用。
5、短路电抗值的要求：与实际运行的大容量的三绕组变压器有相同的短路电压百分数。
6、使用建立的上述特高压变压器模型模拟试验系统进行试验。
变压器保护动模试验系统接线如图4所示，模拟系统中发电机组为送电端(晋东南)，通过一条总长为654公里的1000kV线路送至荆门母线。荆门母线接入1000kV等值系统3W，其短路容量为92000MVVA；1W为等500kV等值系统，其短路容量大方式为31000MVA；小方式为23000MVA。试验中除振荡中1W短路容量为小方式外，其他情况下1W均为大方式。110kV的母线上接有电容和电抗补偿，其中电抗补偿容量为240MVA；电容补偿电容量为240MVA。故障点K5、K4，K2分别为高、中、低压侧内部故障点；K12、K11、K9分别为高、中、低压侧外部故障点；K6为高压绕组匝间短路故障点。
主变压器的电流互感器TA的配置情况为：高压侧配置变比为3000/1的开关TA1；中压侧配置变比为5000/1的开关TA2；低压侧配置变比为4000/1的开关TA3及变比为4000/1的套管TA4。公共绕组配置变比为2500/1的套管TA5。补偿变的TA的配置情况为：补偿变的励磁绕组侧(与调压变的调压绕组并联的绕组)配置1000/1的套管TA6。调压变的TA的配置情况为：调压变的励磁绕组侧(与主变低压绕组并联的绕组)配置1000/1的套管TA7。以上TA配置图见图3。图2是1000kV模拟变压器绕组抽头布置图，其绕组抽头、电压对应关系表参见表1-3。
动模试验室已利用设计的特高压模拟变压器进行了特高压变压器保护装置的选型及检测试验，参见表4。
表1 高压侧绕组抽头、电压对应关系表
表2 中压侧绕组抽头、电压对应关系表
表3 低压侧绕组抽头、电压对应关系表
表4 参试单位及产品型号
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (2)
1.一种特高压变压器的动态模拟方法，其特征在于具有以下步骤：
(1)以特高压模拟变压器原型为基础进行模拟变压器的结构设计，建立模拟变压器模型，其具有主体变压器、调压变压器和补偿变压器，所述调压变压器与补偿变压器分别由两个小容量的双绕组变压器模拟，并与主体变压器之间通过外接线连接，在所述主体变压器、调压变压器和补偿变压器的不同部分共装设7组电流互感器CT；
(2)将上述模拟变压器模型设置为两种调压方式：一种是主体变压器利用中性点侧分接头独立实现调压的方式，另一种是主体变压器与调压变压器及补偿变压器配合进行调压的方式，从而实现进行分体调压；
(3)以特高压模拟变压器原型为基础结合动态模拟试验系统的电压水平，进行所述模拟变压器模型的模型参数的设置，包括确定所述模拟变压器模型主体变压器的容量、变比、调压抽头和短路电压百分数，以及确定所述模拟变压器模型的调压变压器和补偿变压器的容量、变比、调压抽头、短路电压百分数；
(4)确定所述模拟变压器模型中各电流互感器CT的配置及变比；
(5)利用建立的所述模拟变压器模型试验系统进行以下试验项目：
1)区内外金属性短路故障及区外断线故障试验；
2)大电流短路故障试验；
3)经过渡电阻故障试验；
4)变压器匝间短路试验；
5)励磁涌流试验；
6)手合断路器与故障变压器试验；
7)发展性故障试验；
8)投切110kV侧电容、电抗器试验；
9)系统振荡及振荡中再发生故障试验；
10)TA、TV断线及TA饱和试验；
11)调压变压器及补偿变压器匝间短路故障试验；
12)调节调压抽头后重复区内外金属性故障试验。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于将所述模拟变压器模型绕组抽头设置为：高压侧、中压侧和低压侧均设置绕组抽头，主体变压器中性点侧设置匝间短路抽头，可模拟1％～10％的匝间短路故障，所述调压变压器与补偿变压器的一、二次绕组上均设置匝间短路抽头。
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