CN116756937A - 一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法及系统 - Google Patents

一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法及系统，属于输变电工程技术领域。本发明，包括：基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。本发明明确了变压器中性点及接地电抗器的绝缘水平的选择方法和流程，过程清晰，经济性高且便于实施。

Description

一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法及系统
技术领域
本发明涉及输变电工程技术领域，并且更具体地，涉及一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法及系统。
背景技术
随着电网越来越密集，系统的短路电流越来越大，尤其是单相短路电流在局部地区甚至超过了三相短路电流。超、特高压变压器中性点加装一个阻值不大的电抗器可以在一定程度上降低单相短路电流。而变压器中性点加装电抗器后，其过电压会增大，影响变压器中性点和中性点电抗器的绝缘水平。目前国家标准GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(以下简称为国标)中的6.4.6条给出了中性点经接地电抗器接地时，其电抗值与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比小于等于1/3情况下，电力变压器中性点及其接地电抗器选用的耐受电压，如表1所示。
表1
实际电网中，较多的变压器中性点加装电抗器是在变压器运行数年之后，由于单相短路电流变大，需要安装中性点电抗器，此时变压器中性点的绝缘水平不一定能够满足标准规定值(如表1所示)。另一方面，表中给出的耐受电压不一定是经济的，实际变压器中性点及其电抗器采用低于表中的耐受电压也可能满足要求。因此，需要提出科学、合理的变压器中性点电抗器绝缘配合方法，用于选择变压器中性点及与其连接的电抗器的绝缘水平。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法，包括：
获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
可选的，避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
可选的，预设倍数为1.15。
可选的，Upw＝Usw×0.5。
可选的，Ulw＝Usw×1.1。
再一方面，本发明还提出了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合系统，包括：
第一计算模块，用于获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
第二计算模块，用于将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
第三计算模块，用于将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
选择模块，用于选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
可选的，避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
可选的，预设倍数为1.15。
可选的，Upw＝Usw×0.5。
可选的，Ulw＝Usw×1.1。
再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；
处理器，用于执行一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。
再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法，包括：获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。本发明明确了变压器中性点及接地电抗器的绝缘水平的选择方法和流程，过程清晰，经济性高且便于实施。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法实施例的流程图；
图3为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本发明提出了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法，如图1所示，包括：
步骤1、获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
步骤2、将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
步骤3、将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
步骤4、选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
其中，避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
其中，预设倍数为1.15。
其中，Upw＝Usw×0.5。
其中，Ulw＝Usw×1.1。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
实施例步骤，如图2所示，包括：
步骤一，根据拟研究的变压器所在区域电网情况进行电磁暂态建模，仿真计算出在变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up。
步骤二，选择确定变压器中性点避雷器(MOA)的关键技术参数，其额定电压Un，取1.2Up≥Un≥0.9Up；该避雷器的标称冲击放电电流In选为5kA。
步骤三，把选择的避雷器模型加入步骤一的电磁暂态模型中，计算不同操作和故障下变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us。
步骤四，将最大的操作过电压Us乘以1.15，得到要求的耐受操作过电压水平Usw，即Usw＝Us×1.15；进而确定变压器中性点及接地电抗器要求的工频耐受电压Upw和要求的雷电冲击耐受电压Ulw，取Upw＝Usw×0.5，Ulw＝Usw×1.1。
步骤五，根据变压器中性点及接地电抗器要求的工频耐受电压Upw和雷电耐受电压Ulw，在国标GB/T 311.1中关于电气设备的额定耐受电压系列等级中选择出大于Upw、Ulw的标准工频电压Upn、冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平。为了保证经济性，选择的Upn、Uln不高于Upw、Ulw两个电压等级序列。
实施例2：
本发明还提出了一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合系统200，如图3所示，包括：
第一计算模块201，用于获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
第二计算模块202，用于将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
第三计算模块203，用于将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
选择模块204，用于选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
其中，避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
其中，预设倍数为1.15。
其中，Upw＝Usw×0.5。
其中，Ulw＝Usw×1.1。
目前实际运行中电网结构、变压器容量和短路阻抗、中性点接地电抗阻值等参数差异较大，过电压水平各异，国标中对于各电压等级电网仅规定了一种变压器中性点及接地电抗器的绝缘水平，不能满足实际需求。本发明明确了变压器中性点及接地电抗器的绝缘水平(额定耐受电压)的选择方法和流程，过程清晰，经济性高且便于实施。
实施例3：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中方法的步骤。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设倍数为1.15。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Upw＝Usw×0.5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ulw＝Usw×1.1。
6.一种用于变压器中性点与电抗器的绝缘配合系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算模块，用于获取目标变压器所在区域电网的电网数据，基于所述电网数据进行仿真电磁暂态建模，以得到电磁暂态模型，基于所述电磁暂态模型仿真计算得到，所述变压器中压侧单相接地、两相接地故障工况下变压器中性点电抗器的最大工频暂时过电压Up；
第二计算模块，用于将所述变压器中性点的避雷器模型加入到所述电磁暂态模型中，仿真计算得到，不同操作和故障下所述变压器中性点电抗器的最大操作过电压Us；
第三计算模块，用于将所述最大操作过电压Us乘以预设倍数，得到耐受操作过电压水平Usw，并基于操作过电压水平Usw，确定工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw；
选择模块，用于选择大于工频耐受电压Upw和雷电冲击耐受电压Ulw的标准工频电压Upn和冲击电压Uln作为变压器中性点电抗器的绝缘水平，基于所述绝缘水平对变压器中性点与电抗器进行绝缘配合。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述避雷器模型的关键技术参数包括额定电压Un，其中，1.2Up≥Un≥0.9Up。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预设倍数为1.15。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述Upw＝Usw×0.5。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述Ulw＝Usw×1.1。
11.一种计算机设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
处理器，用于执行一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-5中任一所述的方法。
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