CN106300388A - 一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置 - Google Patents

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罗隆福
张志文
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Abstract

本发明公开了一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置，该方法通过滤波绕组和配套全调谐滤波器为2、5、7、11、13次谐波电流提供零阻抗通路而进行引流并滤除。对谐波进行就近滤除，隔断谐波电流从阀侧流窜至网侧的路径，并通过有效抑制变压器铁芯谐波磁通的方式，有效降低换流变压器网侧绕组的谐波电流和谐波电磁力以及铁芯中流通谐波磁通和磁致伸缩程度，从而达到抑制换流变压器本体电磁振动的目的。

Description

一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置。
背景技术
长期研究结果表明，变压器电磁振动的原因主要在于：1)组成变压器铁心的硅钢片在交变磁场作用下，由于磁致伸缩作用，使得铁心随着磁场交变的频率作周期性的伸缩振动；2)变压器的漏磁场作用于硅钢片的叠片之间以及铁心和铁轭的接缝位置，将产生对应的电磁力，该电磁力使得铁心产生振动；3)当负载电流在绕组中流通时,变压器产生的漏磁作用于各个绕组和变压器油箱将产生电磁力，造成这些部件的振动。
当前，高压直流输电已经广泛应用于我国的电网。然而，由于高压直流输电中的晶闸管等电力电子器件的非线性特性以及直流偏磁现象的发生，导致了严重的谐波问题，这不仅降低了电网的电能质量，还对换流站的各种设备，尤其是对换流变压器本体造成严重的危害。传统的高压直流输电换流站滤波方案仅能保证电网侧的电能质量，而对换流阀产生的谐波电流并无抑制作用，即这些谐波仍能毫无阻碍地在换流变压器的铁芯和所有绕组中流通，这样，换流变压器的铁芯会由于谐波磁通的作用而导致磁致伸缩现象的加剧，而所有绕组由于谐波电流的流通而导致电磁振动的加剧。因此，谐波的入侵和流通会引起换流变压器的严重电磁振动噪音问题。
目前解决变压器电磁振动的方法主要有：1)采用新型铁心材料使得铁心运行在低磁通密度状态；2)在变压器油箱和设备中安装阻尼装置，以避免变压器在固有频率下的共振。根据变压器厂的实际工程经验，用改进制造的方法来降低换流变压器振动需要付出相对较大的成本，并且这样也基本不可能使得变压器的振动有大幅减弱。
发明内容
本发明提供了一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置，其目的在于，通过感应滤波绕组对近对谐波进行就近滤除，隔断谐波电流从阀侧流窜至网侧的路径，达到抑制换流变压器本体电磁振动的目的。
一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法，在换流变压器中增加感应滤波三相绕组；
所增加的感应滤波三相绕组采用三角形接线方式，且等值阻抗为零；
将所述感应滤波三相绕组的三相端子与三相无源滤波器相连。
所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制装置，包括网侧三相绕组、阀侧三相绕组和感应滤波三相绕组；
网侧三相绕组接成星形，阀侧三相绕组接成星形或三角形；
感应滤波三相绕组采用零阻抗设计，且感应滤波三相绕组接成三角形，感应滤波三相绕组的三相端与三相无源滤波装置相连。
所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
有益效果
本发明提供了一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法及装置，该方法通过滤波绕组和配套全调谐滤波器为2、5、7、11、13次谐波电流提供零阻抗通路而进行引流并滤除。对近对谐波进行就近滤除，隔断谐波电流从阀侧流窜至网侧的路径，并通过有效抑制变压器铁芯谐波磁通的方式，有效降低换流变压器网侧绕组的谐波电流和谐波电磁力以及铁芯中流通谐波磁通和磁致伸缩程度，从而达到抑制换流变压器本体电磁振动的目的。通过增加感应滤波绕组抑制变压器中的谐波磁通，从而降低变压器电磁振动，这种思路是全新的。由于感应滤波绕组的特殊性，利用其特殊性应用到换流变压器中来，属于本发明独特的设计思路，完全不同于现有的设计方式；滤波绕组的谐波电流会在变压器铁芯中感应出与阀侧谐波磁通大小相等、方向相反的对应的谐波磁通，从而有效抵消阀侧绕组谐波电流在铁芯中产生的谐波磁通。本发明能降低换流变压器网侧绕组的谐波电流和铁芯中的谐波磁通，因而能有效抑制谐波对换流变压器的电磁振动。
附图说明
图1为本发明所述装置的电气接线图；
图2为传统换流变压器铁芯谐波磁通和网侧绕组谐波电流流通示意图；
图3为本发明的感应滤波换流变压器铁芯谐波磁通和网侧绕组谐波电流抑制机理示意图；
标号说明：1-电网侧等效电压源，2-感应滤波换流变压器，3-无源滤波器，4-换流阀，5-阀侧等效谐波电流源，6-感应滤波换流变压器铁芯，7-感应滤波换流变压器网侧三相绕组，8-感应滤波换流变压器阀侧绕组，9-感应滤波换流变压器阀侧绕组，10-滤波器等效阻抗。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法，在换流变压器中增加感应滤波三相绕组；
所增加的感应滤波三相绕组采用三角形接线方式，且等值阻抗为零；
将所述感应滤波三相绕组的三相端子与三相无源滤波器相连。
所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制装置，包括网侧三相绕组、阀侧三相绕组和感应滤波三相绕组；
网侧三相绕组接成星形，阀侧三相绕组接成星形或三角形；
感应滤波三相绕组采用零阻抗设计，且感应滤波三相绕组接成三角形，感应滤波三相绕组的三相端与三相无源滤波装置相连。
所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
如图1所示，1为电网侧等效电压源；2为感应滤波换流变压器，其网侧三相绕组接成星形，阀侧三相绕组接成星形或三角形，感应滤波三相绕组接成三角形，对外引出三个端点用于连接三相无源滤波装置；3为配套的2、5、7、11、13次无源滤波器组；4为换流阀。在图1中，2次滤波器为用于消除直流偏磁情况下产生的谐波；5、7、11、13次滤波器为用于消除换流阀产生的特征次谐波。
图2为传统换流变压器铁芯谐波磁通和网侧绕组谐波电流流通示意图，图2中，6、7和8分别为换流变压器的铁芯、网侧绕组和阀侧绕组，1为电网侧等效电压源，5为阀侧等效谐波电流源。由图2所示，换流阀运行产生的谐波电流流入阀侧绕组，在换流变压器铁芯中感应出相应的谐波磁通，这些磁通进而在网侧绕组中产生相应的谐波电流。
图3为感应滤波换流变压器铁芯谐波磁通和网侧绕组谐波电流抑制机理示意图，图3中，6、7、8和11分别为换流变压器的铁芯、网侧绕组、阀侧绕组和感应滤波绕组，1为电网侧等效电压源，5为阀侧等效谐波电流源，10为滤波器等效阻抗。由图3所示，换流阀运行产生的谐波电流流入阀侧绕组，在换流变压器铁芯中感应出相应的谐波磁通，这些磁通进而在感应滤波绕组中产生相应的谐波电流。根据零阻抗短路环的磁链守恒原理，相反地，感应滤波绕组的谐波电流将产生大小相等、极性相反的谐波磁通以抵消铁芯中原来的阀侧绕组谐波磁通。这样，本发明所述方案能通过削弱变压器铁芯谐波磁通的方式，来有效阻止阀侧的谐波电流通过电磁感应作用而进入网侧。由于同时降低谐波对换流变压器铁芯和网侧绕组的电磁作用，因此本发明的方法能有效抑制换流变压器的电磁振动。

Claims (4)

1.一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制的方法，其特征在于，在换流变压器中增加感应滤波三相绕组；
所增加的感应滤波三相绕组采用三角形接线方式，且等值阻抗为零；
将所述感应滤波三相绕组的三相端子与三相无源滤波器相连。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
3.一种感应滤波换流变压器电磁振动抑制装置，其特征在于，包括网侧三相绕组、阀侧三相绕组和感应滤波三相绕组；
网侧三相绕组接成星形，阀侧三相绕组接成星形或三角形；
感应滤波三相绕组采用零阻抗设计，且感应滤波三相绕组接成三角形，感应滤波三相绕组的三相端与三相无源滤波装置相连。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述三相无源滤波器为2、5、7、11、13次组合的全调谐LC滤波器。
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