CN106208018B - 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 - Google Patents
一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106208018B CN106208018B CN201610587446.8A CN201610587446A CN106208018B CN 106208018 B CN106208018 B CN 106208018B CN 201610587446 A CN201610587446 A CN 201610587446A CN 106208018 B CN106208018 B CN 106208018B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- resonance overvoltage
- overvoltage
- transformer
- resonance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 88
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 8
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 8
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 23
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 19
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 18
- 238000011160 research Methods 0.000 description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241001672018 Cercomela melanura Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置，方法包括采集空载变压器的谐振过电压；检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；若不满足，则对所述谐振过电压进行抑制。装置包括采集单元，采集空载变压器的谐振过电压，并发送到检测单元；检测单元，检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；抑制单元，对不满足限制要求的谐振过电压进行抑制。本发明结合设备耐受能力，提出空载变压器谐振过电压的限制要求，并以此作为控制依据，提出了一种空载变压器谐振过电压抑制措施的选择方法，可明确指导过电压抑制措施的选取，从而实现空载变压器的安全恢复。
Description
技术领域
本发明涉及一种选择方法，具体涉及一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置。
背景技术
变压器作为电力系统中的重要电气设备，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供相应电力服务。合闸空载变压器既是运行中的一种操作方式，也是投产过程中一种常规的用以考核变压器的试验方法。当空载变压器投入系统时，由于变压器的磁饱和特性，将使得合闸电流波形中含有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。合空变时，回路电阻比较小，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。
目前有关合空变过电压及抑制措施的研究均局限在针对某种合闸工况，尚无明确选择抑制措施的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明结合设备耐受能力，提出了一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置，以空载变压器谐振过电压的限制要求作为控制依据，若检测所述空载变压器的谐振过电压不满足限制要求，则对谐振过电压进行抑，从而实现空载变压器的安全恢复。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种空载变压器谐振过电压的抑制方法，包括：
采集空载变压器的谐振过电压；
检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；
若不满足，则对所述谐振过电压进行抑制。
采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压作为所述空载变压器的谐振过电压。
所述谐振过电压的限制要求包括：断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.。
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
采用带合闸电阻的断路器对谐振过电压进行抑制。
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则降低断路器合闸前母线电压，完成对谐振过电压进行抑制。
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
确定母线电压的最低电压水平，以母线电压的最低电压水平为母线电压的控制条件，重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则在断路器合闸前投入空载变压器的低压电抗器，完成对谐振过电压进行抑制。
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
以所述空载变压器的低压电抗器最大补偿容量作为投入低压电抗器容量的控制条件，重新校核需投入的低压电抗器，若低压电抗器容量在低压电抗器的最大补偿容量范围内谐振过电压不满足谐振过电压的限制要求，则采取避免出现谐振方式的抑制措施，使空载变压器的谐振过电压满足谐振过电压的限制要求。
所述避免出现谐振方式的抑制措施包括：
1)空载变压器的电压随电源侧电压从零升至空载变压器的额定电压；
2)改变线路运行方式、改变机组开机方式或增加变电站负荷量。
所述空载变压器为双绕组变压器或三绕组变压器。
所述双绕组变压器包括铁芯、高压绕组和低压绕组，所述高压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3％；
所述高压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成。
所述三绕组变压器包括铁芯、高压绕组、中压绕组和低压绕组，所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3％；
所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成。
所述合闸电阻为在断路器断口间通过辅助触头接入的电阻；
在断路器合闸过程中，辅助触头先闭合，所述合闸电阻接入，接入时间约为8～11ms；主触头接着合上，再过40～60毫秒，辅助触头断开，所述合闸电阻退出。
所述低压电抗器并联在低压绕组侧，用于长距离且轻负荷输电线路的无功功率补偿。
本发明还提供一种空载变压器谐振过电压的抑制装置，包括：
采集单元，采集空载变压器的谐振过电压，并发送到检测单元；
检测单元，检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；
抑制单元，对不满足限制要求的谐振过电压进行抑制。
所述采集单元采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压，以此谐振过电压作为所述空载变压器的谐振过电压。
所述谐振过电压的限制要求包括：断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.。
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
采用带合闸电阻的断路器对谐振过电压进行抑制。
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则降低断路器合闸前母线电压，完成对谐振过电压进行抑制。
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
确定母线电压的最低电压水平，以母线电压的最低电压水平为母线电压的控制条件，重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则在断路器合闸前投入空载变压器的低压电抗器，完成对谐振过电压进行抑制。
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
以所述空载变压器的低压电抗器最大补偿容量作为投入低压电抗器容量的控制条件，重新校核需投入的低压电抗器，若低压电抗器容量在低压电抗器的最大补偿容量范围内谐振过电压不满足谐振过电压的限制要求，则采取避免出现谐振方式的抑制措施，使空载变压器的谐振过电压满足谐振过电压的限制要求。
所述避免出现谐振方式的抑制措施包括：
1)空载变压器的电压随电源侧电压从零升至空载变压器的额定电压；
2)改变线路运行方式、改变机组开机方式或增加变电站负荷量。
所述空载变压器为双绕组变压器或三绕组变压器。
所述双绕组变压器包括铁芯、高压绕组和低压绕组，所述高压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3％；
所述高压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成。
所述三绕组变压器包括铁芯、高压绕组、中压绕组和低压绕组，所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3％；
所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成。
所述合闸电阻为在断路器断口间通过辅助触头接入的电阻；
在断路器合闸过程中，辅助触头先闭合，所述合闸电阻接入，接入时间约为8～11ms；主触头接着合上，再过40～60毫秒，辅助触头断开，所述合闸电阻退出。
所述低压电抗器并联在低压绕组侧，用于长距离且轻负荷输电线路的无功功率补偿。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出一种空载变压器谐振过电压的抑制方法，根据空载变压器谐振过电压的幅值与衰减特性，结合设备耐受能力，通过采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压作为空载变压器谐振过电压，并以断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.这一空载变压器谐振过电压的限制要求作为控制依据，实现对空载变压器合闸过电压的有效控制，为超/特高压变压器安全恢复提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明实施例中基波、二次及四次电压波形图；
图2是本发明实施例中单电源带单回空载长线模式下合闸空载变压器系统接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
空载变压器合闸操作时，因空载变压器的非线性励磁特性，可能会在合闸母线或其他母线上产生幅值较高、持续时间较长的谐振过电压，从而导致避雷器吸收能量过大而损坏，也可能导致相邻母线过电压保护动作，危及设备及系统的安全。
由于空载变压器励磁特性的非线性，空载变压器投入系统时，可能产生很大的励磁涌流，在电流波形中出现3、5、7…各奇次谐波。由于饱和，变压器电感也会作周期性的变化，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。若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。合空变时，回路电阻比较小，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其它母线上，当其幅值和持续时间超过相应母线过电压保护整定值时，就会导致该保护动作。
空载变压器的谐振过电压分为两个阶段：
(1)空载变压器操作过电压。由于母线上装设金属氧化物避雷器(MOA)，这个电压通常较合空线时低，结合工程研究经验，取合闸后0.1s内的过电压幅值作为空载变压器操作过电压。此阶段的过电压幅值一般都不会超过合空线操作过电压，且持续时间短，一般不需要采取抑制措施。
(2)操作暂态过程结束后，空载变压器谐振过电压及其衰减情况。取合闸0.3s后的过电压作为谐振过电压起始阶段幅值的代表；并根据合闸后1.0s时的电压幅值来考察过电压的衰减情况。谐振过电压的形成及衰减时间因与诸多因素有关，其幅值及其衰减情况对系统的运行有较大的影响。
从波形特征看，合空变谐振过电压与工频过电压同属于暂时过电压。若以电压|u(t)|乘以电压作用的时间Δt定义为Δt时间内电压承受量|u(t)|·Δt，那么对于幅值相同的基波及2、3、4、5…各次谐波(正弦波)，在工频一周波T时间内的积分
(其中Um为最大幅值，ω＝2πf，f为频率)，即为它们在T时间内的电压承受量。图1给出了基波、二次及四次谐波的波形，其阴影部分的面积即为T时间内的电压承受量。对其进行求解，得到的基波及各次谐波电压承受量是一样的，均为Um/25π。因此对于考核设备耐受谐振过电压耐受能力的研究方法与工频过电压是一致。
在采集空载变压器的谐振过电压前，先采用频域仿真手段，分析合空变操作方式下的系统阻抗特性，是否存在谐振频率。若系统存在5倍频及以内的谐振频率，则采取避免出现谐振方式的抑制措施，从而实现空载变压器的谐振过电压满足谐振过电压的限制要求；否则采用时域仿真手段，按统计方法进行随机合空变过电压研究，分析过电压及避雷器吸收能耗的严重程度，具体分析方法是：取合闸后0.1s内的过电压幅值作为操作暂态过电压，取合闸0.3s以后的过电压作为可能出现的谐振过电压，并根据合闸1.0s以后的电压幅值来考察过电压衰减情况。此外，还要监测避雷器最大吸收能耗和最大励磁涌流水平。
我国电力系统变电站变压器、电抗器和断路器等主设备的工频过电压幅值/持续时间的特性高于避雷器耐受工频幅秒特性。因此标准中规定的工频过电压水平和持续时间是根据设备绝缘和避雷器耐受工频幅秒特性确定的。我国对于超/特高压交流输电系统的工频过电压设计水平的控制要求是：线路断路器的变电站侧不宜超过1.3p.u.；线路侧不宜超过1.4p.u.(持续时间不大于0.5s，仅限于特高压系统)，其中
Um为系统最高运行电压。
我国超/特高压母线型避雷器额定电压均按1.3p.u.工频过电压选择。1.3p.u.工频过电压作用下，要求避雷器的耐受时间为20min；1.4p.u.工频过电压作用下，约为10s。变压器、电抗器和断路器等主设备的工频耐受特性要高于上述水平。
因此，结合上述工频过电压控制要求及避雷器工频耐受特性，并考虑到变压器的重要性保留一定安全裕度，采集单元与断路器连接，通过采集单元采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压，并将采集的谐振过电压作为所述空载变压器的谐振过电压，提出空载变压器谐振过电压的控制要求：断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.。
当合空变谐振过电压较高且持续时间较长时，必须采取措施对其进行限制，目前抑制空载变压器谐振过电压的措施主要有：降低合闸前母线电压、合闸前投入变压器低压电抗器、选择有合闸电阻的断路器合闸及改变操作方式等，但各种措施的抑制效果以及可操作性存在不同，目前抑制空载变压器谐振过电压的措施具体如下：
1)降低合闸母线电压；降低合闸母线电压的抑制措施，可降低变压器的初始电压，使其远离饱和区域，从而降低谐振风险。
2)合闸前投入变压器低压电抗器；合闸前投入变压器低压电抗器，可降低变压器工作电压，使其远离饱和区域，从而降低谐振风险。
3)选择有合闸电阻的断路器操作；断路器合闸电阻在一定程度上，可加快操作过电压的衰减。
4)避免出现谐振方式；通过零起升压的启动方式、改变系统运行方式等手段，从而使得系统并联谐振频率远离倍频。
另外，对于合空变操作暂态过后、含各次谐波的铁磁谐振过电压目前并无明确的限制要求。
空载变压器谐振过电压与断路器合闸前系统阻抗特性密切相关，特别是黑启动初期由于系统阻尼较弱、负载轻，线路电容相对较大，系统呈现阻容性，空载变压器谐振过电压尤为突出，具有代表性。本发明以单电源带单回空载长线模式下合闸空载变压器为例，对比了上述措施对合空变过电压的抑制效果。如图2，系统接线方式是电源为单机额定容量为667MVA的水电机组，机端电压为20kV，由额定变比为20/525的变压器升压至500kV，再经一段长度的500kV启动路径带电至变电站500kV母线，由该侧空充变电站500kV变压器，该500kV变压器中压侧无负载，在无任何措施下，低压侧也无负载。其中500kV启动路径考虑了300km和400km两种情况。
表1～表5给出了在不同情况下，667MVA机组单机分别经300km和400km的500kV单回启动路径，由变电站500kV侧合空变时，从变压器安装点看出去的自振频率、变电站及电厂500kV侧过电压以及避雷器吸收能耗研究结果。表中过电压数据是100次操作中出现的最大值。
无任何措施情况下，空充500kV联络变压器过电压研究结果如表1：
表1
在表1基础上将合闸前母线电压降低25kV措施下，空充500kV联络变压器过电压研究结果如表2：
表2
在表1基础上采取合闸前投入变压器低压电抗器措施后，空充500kV联络变压器过电压研究结果如表3，研究中考虑投入低抗容量为60～180MVar的情况；
表3
在表1基础上选择带合闸电阻断路器进行合闸操作的措施下，空充500kV联络变压器过电压研究结果如表4，研究中合闸电阻阻值为1000Ω，投入时间取8～11ms；
表4
在表1基础上采取合闸前投入系统负荷的措施后，空充500kV联络变压器过电压研究结果如表5，研究中考虑了变电站侧投入负荷量为30％～80％的情况；
表5
通过计算比较降低合闸母线电压、合闸前投入变压器低压电抗器、合闸电阻、合闸前恢复部分地区的负荷等措施的抑制效果，得到如下结论：
1)无抑制措施(如表1)
启动路径为300km时，在合闸0.5s后，变电站及电厂500kV母线电压分别可达1.55p.u.和1.39p.u.；在1.0s后母线电压仍有1.46p.u.和1.3p.u.，衰减较慢；从主变高压侧电压波形可分析出，有较大比例的2次谐波分量，其幅值高达基波的61％；在合闸1s后，避雷器最大吸收能耗为2.5MJ，较大。根据系统频率扫描的结果，此时系统的自振频率为110Hz，接近于2倍的工频，存在合空变谐振问题，须采取抑制措施。
启动路径为400km时，在合闸0.5s后，变电站及电厂500kV母线电压分别可达1.68p.u.和1.55p.u.；在1.0s后母线电压仍有1.68p.u.和1.55p.u.，基本不衰减；从主变高压侧电压波形可分析出，2次谐波分量幅值高达基波的132％，处于谐振状态；在合闸0.3s后，避雷器最大吸收能耗便超过了其最大允许能耗4.2MJ，且在谐振过电压的作用下呈直线上升的趋势，1s内增加至29.9MJ，较启动路径300km的情况要严重很多。根据系统频率扫描的结果，此时系统的自振频率为99Hz，非常接近于2倍的工频，存在严重的合空变谐振问题，须采取抑制措施。
2)降低合闸前的母线电压(如表2)
将合闸前500kV母线电压由545kV左右降低至520kV措施下：
启动路径为300km时，合闸0.5s后变电站500kV母线电压降至1.48p.u.，起到了一定的抑制效果，但在1.0s后母线电压仍有1.39p.u.，不能满足本发明提出的限制要求，合闸1s内避雷器最大吸收能耗为1.4MJ。
启动路径为400km时，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.67p.u.，在1.0s后为1.67p.u.，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达26.9MJ，几乎没有起到抑制作用。
可见，降低合闸母线电压的抑制措施，可降低合闸前初始工频电压，从而降低谐振风险，但对于谐振过电压较严重的情况，若电压降低幅度有限，其抑制作用不大。
3)合闸前投入变压器低压电抗器(如表3)
启动路径为300km时，若投入一组额定容量为60Mvar的低压电抗器，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.47p.u.，起到了一定的抑制效果，但在1.0s后母线电压仍有1.37p.u.，合闸1s内避雷器最大吸收能耗降低至1.5MJ；若投入两组低压电抗器，过电压水平进一步降低，合闸0.5s后降至1.40p.u.，在1.0s后降至1.25p.u.，能够满足本发明提出的限制要求，合闸1s内避雷器最大吸收能耗为0.7MJ，裕度较大。
启动路径为400km时，若投入一组额定容量为60Mvar的低压电抗器，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.62p.u.，在1.0s后母线电压仍有1.61p.u.，抑制效果非常有限，合闸1s内避雷器最大吸收能耗仍有14.1MJ；若投入两组低压电抗器，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.5p.u.，在1.0s后降至1.48p.u.，起到了一定的抑制作用，合闸1s内避雷器最大吸收能耗可降至3.7MJ，但过电压仍较高；若投入三组低压电抗器，过电压水平进一步降低，合闸0.5s后降至1.34p.u.，在1.0s后降至1.32p.u.，仍不能完全满足本发明提出的限制要求。可见，合闸前投入变压器低压电抗器，可降低变压器工作电压，使其远离饱和区域，从而降低谐振风险，但对于谐振过电压较严重的情况，需要投入多组低压电抗器。
3)选择有合闸电阻的断路器操作(如表4)
启动路径为300km时，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.38p.u.，起到了一定的抑制效果，在1.0s后降至1.28p.u.，能够满足本发明提出的限制要求，合闸1s内避雷器最大吸收能耗为0.6MJ，裕度较大。
启动路径为400km时，合闸0.5s后变电站500kV母线电压为1.68p.u.，在1.0s后仍有1.68p.u.，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达到29.2MJ，即合闸电阻对谐振过电压的抑制效果非常有限。
可见，断路器合闸电阻在一定程度上，可加快操作过电压的衰减，但对于存在谐振问题的操作方式，其抑制作用非常有限。
4)合闸前恢复部分地区的负荷(如表5)
启动路径为300km时，若在合闸前恢复变电站30％额定容量的负荷，则在合闸瞬间起到了一定的阻尼作用，0.1s内的操作过电压有所降低，但由于加入负荷后，系统谐振频率发生了变化，同时存在接近2倍频和3倍频的谐振频率，从而导致变电站和电厂侧500kV母线电压仍较高。在合闸后0.3s后，变电站500kV母线电压为1.54p.u.，合闸1s后还有1.42p.u.，不能满足本发明提出的限制要求，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达1.5MJ。若在合闸前恢复变电站80％额定容量的负荷，则过电压水平明显降低。当恢复的负荷为变电站侧时，合闸0.5s后变电站500kV母线电压降为1.13p.u.，合闸1s后降到1.06p.u.，能满足本发明提出的限制要求，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达小于0.1MJ。另外恢复变电站侧负荷对过电压的阻尼作用，比恢复电厂侧时更为明显。
启动路径为400km时，若在合闸前恢复变电站30％额定容量的负荷，在合闸0.5s后变电站500kV母线电压可降到1.33p.u.，合闸1s后可降至1.32p.u.，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达小于0.1MJ。若在合闸前恢复变电站80％额定容量的负荷，则过电压水平降低较为明显，合闸0.5s后过电压降为1.12p.u.，合闸1s后降到1.1p.u.，合闸1s内避雷器最大吸收能耗达小于0.1MJ。
可见，合闸前恢复部分地区的负荷在一定程度上加大系统阻尼，对合闸瞬间的操作过电压起到了一定的抑制作用；若恢复的负荷容量够大，对合空变谐振过电压也能够达到较好的抑制效果；所恢复的负荷距离操作点越近，对操作点的过电压抑制效果越好。但在增加负荷后的系统自振频率，不应存在新增倍频，否则谐振问题可能仍然存在，甚至更为严重。
本发明根据空载变压器谐振过电压的幅值与衰减特性，结合各种措施的抑制效果，提出一种空载变压器谐振过电压的抑制措施的选择方法，可实现空载变压器谐振过电压的有效控制，该方法可为空载变压器的安全恢复提供技术支撑。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种空载变压器谐振过电压的抑制方法，其特征在于，包括：
采集空载变压器的谐振过电压；
检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；若不满足，则对所述谐振过电压进行抑制；
采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压作为所述空载变压器的谐振过电压；
所述谐振过电压的限制要求包括：断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.；
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
采用带合闸电阻的断路器对谐振过电压进行抑制；
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则降低断路器合闸前母线电压，完成对谐振过电压进行抑制；
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
确定母线电压的最低电压水平，以母线电压的最低电压水平为母线电压的控制条件，重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则在断路器合闸前投入空载变压器的低压电抗器，完成对谐振过电压进行抑制；
对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
以所述空载变压器的低压电抗器最大补偿容量作为投入低压电抗器容量的控制条件，重新校核需投入的低压电抗器，若低压电抗器容量在低压电抗器的最大补偿容量范围内谐振过电压不满足谐振过电压的限制要求，则采取避免出现谐振方式的抑制措施，使空载变压器的谐振过电压满足谐振过电压的限制要求；
所述避免出现谐振方式的抑制措施包括：
1）空载变压器的电压随电源侧电压从零升至空载变压器的额定电压；
2）改变线路运行方式、改变机组开机方式或增加变电站负荷量；
所述空载变压器为双绕组变压器或三绕组变压器；
所述双绕组变压器包括铁芯、高压绕组和低压绕组，所述高压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3%；
所述高压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成；
所述三绕组变压器包括铁芯、高压绕组、中压绕组和低压绕组，所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3%；
所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成；
所述合闸电阻为在断路器断口间通过辅助触头接入的电阻；
在断路器合闸过程中，辅助触头先闭合，所述合闸电阻接入，接入时间为8~11ms；主触头接着合上，再过40～60毫秒，辅助触头断开，所述合闸电阻退出；
所述低压电抗器并联在低压绕组侧，用于长距离且轻负荷输电线路的无功功率补偿；
所述方法通过空载变压器谐振过电压的抑制装置实现，所述装置包括：
采集单元，采集空载变压器的谐振过电压，并发送到检测单元；
检测单元，检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足预先设定的谐振过电压的限制要求；
抑制单元，对不满足限制要求的谐振过电压进行抑制；
所述采集单元采集断路器合闸0.3s后的谐振过电压，以此谐振过电压作为所述空载变压器的谐振过电压；
所述谐振过电压的限制要求包括：断路器合闸0.5s后谐振过电压不超1.4p.u.，且断路器合闸1s后谐振过电压不超1.3p.u.；
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
采用带合闸电阻的断路器对谐振过电压进行抑制；
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则降低断路器合闸前母线电压，完成对谐振过电压进行抑制；
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
确定母线电压的最低电压水平，以母线电压的最低电压水平为母线电压的控制条件，重新检测所述空载变压器的谐振过电压是否满足谐振过电压的限制要求，若不满足，则在断路器合闸前投入空载变压器的低压电抗器，完成对谐振过电压进行抑制；
所述抑制单元对所述谐振过电压进行抑制具体包括：
以所述空载变压器的低压电抗器最大补偿容量作为投入低压电抗器容量的控制条件，重新校核需投入的低压电抗器，若低压电抗器容量在低压电抗器的最大补偿容量范围内谐振过电压不满足谐振过电压的限制要求，则采取避免出现谐振方式的抑制措施，使空载变压器的谐振过电压满足谐振过电压的限制要求；
所述避免出现谐振方式的抑制措施包括：
1）空载变压器的电压随电源侧电压从零升至空载变压器的额定电压；
2）改变线路运行方式、改变机组开机方式或增加变电站负荷量；
所述空载变压器为双绕组变压器或三绕组变压器；
所述双绕组变压器包括铁芯、高压绕组和低压绕组，所述高压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3%；
所述高压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成；
所述三绕组变压器包括铁芯、高压绕组、中压绕组和低压绕组，所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均套装在铁芯上；
所述铁芯是双绕组变压器电磁感应的通路，由硅钢片叠装而成；
所述硅钢片含硅量为1.0～4.3%；
所述高压绕组、中压绕组和低压绕组均由绝缘的铜线或铝线绕成的线圈构成；
所述合闸电阻为在断路器断口间通过辅助触头接入的电阻；
在断路器合闸过程中，辅助触头先闭合，所述合闸电阻接入，接入时间为8~11ms；主触头接着合上，再过40～60毫秒，辅助触头断开，所述合闸电阻退出；
所述低压电抗器并联在低压绕组侧，用于长距离且轻负荷输电线路的无功功率补偿。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610587446.8A CN106208018B (zh) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610587446.8A CN106208018B (zh) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106208018A CN106208018A (zh) | 2016-12-07 |
| CN106208018B true CN106208018B (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=57492801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610587446.8A Active CN106208018B (zh) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106208018B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108387819B (zh) * | 2018-01-26 | 2021-02-09 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 交流输电线路沿线过电压区间定位方法及设备 |
| CN109245066B (zh) * | 2018-09-29 | 2019-11-12 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路全波过电压保护方法 |
| CN109599885A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-09 | 国网新疆电力有限公司经济技术研究院 | 一种特高压直流闭锁换流母线暂态过电压计算方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606904A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 国家电网公司 | 一种抑制特高压空载母线铁磁谐振的装置及方法 |
| CN103647266A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 国家电网公司 | 一种抑制特高压主变空载合闸电磁暂态问题的装置及方法 |
-
2016
- 2016-07-22 CN CN201610587446.8A patent/CN106208018B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606904A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 国家电网公司 | 一种抑制特高压空载母线铁磁谐振的装置及方法 |
| CN103647266A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 国家电网公司 | 一种抑制特高压主变空载合闸电磁暂态问题的装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "合闸空载变压器谐振过电压的探讨";蔡百凌等;《华中电力》;20061231(第3期);正文第4部分 * |
| "特高压空载变压器的合闸谐振过电压";林集明等;《电网技术》;20070131;第31卷(第2期);第5页右栏第1段至第9页右栏倒数第1段 * |
| 林集明等."特高压空载变压器的合闸谐振过电压".《电网技术》.2007,第31卷(第2期), * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106208018A (zh) | 2016-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106208018B (zh) | 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置 | |
| CN106786470B (zh) | 一种电力网中性点柔性接地系统 | |
| Prikler et al. | EMTP models for simulation of shunt reactor switching transients | |
| WO2014162949A1 (ja) | 限流・潮流制御装置 | |
| Jena | Electrical power quality | |
| Gopakumar et al. | Shunt capacitor bank switching transients: A tutorial and case study | |
| Pawar et al. | Transient overvoltages in power system | |
| CN111106609B (zh) | 一种自产供电电源相电压跌落计算方法 | |
| Yiru et al. | Study on VFTO in UHV GIS substation | |
| Jambukar et al. | Simulation analysis of switching of shunt capacitor bank in 220/22 kV substation | |
| Rong | Insulation coordination of solid state devices connected directly to the electric power distribution system | |
| Chi et al. | Comparison and analysis on Very Fast Transient Overvoltage based on 550kV GIS and 800kV GIS | |
| Soni et al. | Simulation analysis to investigate reasons for failure of neutral grounding reactor | |
| Kuzmin | Development of the intelligent single phase-to-ground-fault current compensation system for 6–35 kV networks | |
| CN103490384A (zh) | 多发电机船舶中压电力系统保护方法及装置 | |
| Liu et al. | Effects and measurements of current differential protection for transmission line with transformer type controllable shunt reactor | |
| Surges | Switching surges: Part iv-control and reduction on ac transmission lines | |
| Attachie et al. | Using a Fixed and Switched-Capacitor Bank to Investigate Harmonic Resonance and Capacitor Bank Switching in a Distribution Network | |
| KR102530588B1 (ko) | 에너지 저장 시스템, 및 에너지 저장 시스템용 철공진 방지 알고리즘 | |
| Wang et al. | 220kV transformer 10kV side without load surge arresters selection method | |
| Rao et al. | Suppression of very fast transient over voltages in gas insulated substations using RC filters | |
| Le et al. | Study of the conducted electromagnetic interference in the converter station of an UHVDC transmission system | |
| Stanchev et al. | Influence of underground cable lines for high voltage on the behavior of electric power system | |
| Parvizi et al. | Sensitivity analysis of TRV in TCSC compensated transmission lines during fault clearing by line CB | |
| Jiang et al. | An effective method to limit resonance overvoltage caused by single phase grounding fault in ultra-high voltage AC system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |