CN104242240A - 特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，属于电力电子技术领域。该装置可用于特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制，减小开合变压器时产生的涌流及过电压，同时能减少断路器触头间的弧光，延长其使用寿命，尤其是在当前国内外特高压电网均不能开合变压器的情况下，更能突显出其对电网安全稳定运行的重要作用。

Description

特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置

技术领域

本发明涉及一种特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，属于电力电子技术领域，可用于特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制，该装置对特高压电网安全稳定运行有重要作用。 

背景技术

当特高压空载变压器投入系统时，由于变压器励磁特性的非线性，可能产生很大的励磁涌流，在电流波形中出现 3 次及以上的奇次谐波。由于饱和，变压器电感也会在饱和与不饱和之间作周期性的变化，电感变化的频率是电源频率的偶数倍，将在电流波形中产生偶次谐波，这使得电流波形中含有 2、3、4、5…各次谐波。如系统的自振频率与某次谐波的频率相近，则可能产生幅值相当高的谐振过电压。当特高压线路输送较大容量时，特高压变压器数量将增多，回路中非线性元件励磁电感数量增加，更容易产生谐振过电压。合空变时，这种谐振过电压可能持续很长一段时间，有可能导致避雷器吸收的能量过大而损坏。当某一母线合空变时，这种谐振过电压还可能出现在电网的其它母线上，当其幅值和持续时间超过相应母线的过电压保护整定值时，就会导致该保护动作。如果合空变谐振过电压幅值较高且持续时间较长，应采取必要措施加以限制。断路器装设合闸电阻可以抑制这种谐振过电压，但断路器合闸电阻投资大、本体结构复杂，而且对以后的运行可靠性不利，更重要的是断路器合闸电阻并不能从根本上消除这种谐振过电压，其推广意义不大。 

特高压系统充电功率大、阻尼小，其合空变的暂态特性与500kV系统有所不同。至今，国内外尚没有关于从1000kV侧合闸空载特高压变压器的研究报道。日本曾在新榛名特高压试验站进行了在500kV侧合特高压变压器试验，没有产生较大的谐振过电压。我国特高压交流试验示范工程的特高压变压器也仅在500kV侧进行合闸，不在1000kV侧合闸。其原因是南阳站为开关站，特高压线路较长，电压控制比较困难。这种操作方式在一定程度上影响系统运行的灵活性，且后续的特高压工程有可能在1000kV侧进行合空变操作，因此，有必要对特高压变压器从1000kV侧合闸的暂态特性进行深入的研究。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用开关变压器技术的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置以解决上述问题。开关变压器技术实质上就是把变压器和电力电子器件相结合，构成了一个耐高压、大电流的电力电子开关模块，在电路中使之代替高压断路器来合闸或断开空载变压器。 

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，包括隔离开关G1、运行断路器K1、开关变压器TK、晶闸管SCR、隔离开关G2、合闸断路器K2；所述开关变压器TK原边绕组的上端接一只隔离开关G2，开关变压器原边绕组的下端接合闸断路器K2；开关变压器副边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管SCR；隔离开关G1下接运行断路器K1、两台隔离开关G1、G2的另一端接电源；两台断路器K1、K2的另一端接空载变压器T。 

所述特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置的控制系统采用可编程序控制器PLC或工控计算机COM控制系统。 

当所控空载变压器T功率较大时，可采取多副绕组开关变压器的方法来解决，还可采取开关变压器模块并用的方法来解决。空载变压器T投入前，G1、G2闭合，K1、K2断开。当要投入空载变压器T时，首先启动可编程序控制器PLC来控制可控硅，使可控硅处于断开状态，这时合上K2，由于开关变压器TK的容量远小于空载变压器T的容量，电源电压的绝大部份加在TK上，T上的电压很小，故不会产生涌流和过电压。   K2闭合后，PLC调节可控硅使UK逐渐下降，当UK≈0、UT≈U时，合上K1，因K1两端电压很小，不会有大的瞬变情况发生，然后断开K2，变压器空载投入结束。当要切除空载变压器T时，PLC首先合上K2，再调节可控硅使UK≈0，之后断开K1，因K1两端电压很小，不会有大的瞬变过程；PLC停止触发可控硅，电流过零关断，不会产生截流过电压。再断开K2，变压器T空载切除结束。 

由上述控制顺序可见，控制系统接到开合闸命令时，它能控制开关变压器和断路器的动作顺序，使断路器的合闸电压（或电流）和分闸电压（或电流）都很小［额定电压的百分之五左右（或开关变压器的空载电流）］，即变压器上的电压变化很小，因而无涌流和过电压，还可以减小电弧，延长断路器的寿命。 

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述： 

图1是特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置的主电路图。         

图2是采用了由两台两绕组开关变压器模块并用、电力电子器件IGCT、计算机控制系统COM构成的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置。

 具体实施方式

采用开关变压器TK技术的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置系统图如图1所示：包括隔离开关G1、运行断路器K1、开关变压器TK、晶闸管SCR、隔离开关G2、合闸断路器K2；所述开关变压器TK原边绕组的上端接一只隔离开关G2，开关变压器原边绕组的下端接合闸断路器K2；开关变压器副边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管SCR；隔离开关G1下接运行断路器K1、两台隔离开关G1、G2的另一端接电源；两台断路器K1、K2的另一端接空载变压器T。

所述特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置的控制采用可编程序控制器PLC控制系统。图2为当线路传输功率较大时，采取多副绕组开关变压器模块并用的方法来解决；这里合分闸控制采用工控计算机COM控制系统，其控制方法与上述相同；电力电子器件采用全控器件IGCT实施PWM控制。 

上述描述的只是该发明的二种具体实施方式，举例说明不对发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后对前述的具体实施方式所做的修改或变形，都不背离发明的实质和范围。 

Claims (5)

1.一种特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，包括隔离开关（G1）、运行断路器（K1）、开关变压器（TK）、晶闸管（SCR）、隔离开关（G2）、合闸断路器（K2）；所述开关变压器（TK）原边绕组的上端接一只隔离开关（G2），开关变压器原边绕组的下端接合闸断路器（K2）；开关变压器付边每相单绕组的两端之间接有两只正反并联的晶闸管（SCR）；隔离开关（G1）下接运行断路器（K1）、二台隔离开关（G1）、（G2）的另一端接电源；二台断路器（K1）、（K2）的另一端接空载变压器T。

2.根据权利要求1所述的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，其特征在于，其控制系统采用可编程序控制器（PLC）或工控计算机（COM）控制系统。

3.根据权利要求1所述的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，其特征在于，当线路传输功率较大时，可采取多副绕组开关变压器的方法来解决，还可采取开关变压器模块并用的方法来解决。

4.根据权利要求1所述的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，其特征在于，其原理电路也适于并联电抗器、电动机等感性负荷。

5.根据权利要求1所述的特高压变压器空载合闸涌流及过电压抑制装置，其特征在于，其原理电路也适于超高压、高压及中压电力系统。