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基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术研究

高压电器 2019年第10期55卷 210-215页

作者：黄景光赵娇娇林湘宁罗亭然申涛翁汉琍三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074

为了避免变压器投运到电力系统的过程中,断路器合闸时产生的励磁涌流对电网设备及电力系统电能质量造成不良影响,文中提出了一种基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术。该技术通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式实现变压... 详细信息

为了避免变压器投运到电力系统的过程中,断路器合闸时产生的励磁涌流对电网设备及电力系统电能质量造成不良影响,文中提出了一种基于SPWM的变压器励磁涌流抑制技术。该技术通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式实现变压器励磁电压的调节与控制,使变压器铁心快速的建立稳态磁场。变压器在投运到系统时变压器绕组电压幅值、相位与母线电压完全一致,实现了同期合闸,不会因暂态过程所引起较大暂态磁通而激发励磁涌流。利用所提方法建立了励磁涌流抑制系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的励磁涌流抑制方案及电压调制算法能够有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。

关键词：电力变压器励磁涌流抑制电压调制同期合闸

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电力机车励磁涌流抑制技术研究

电力机车励磁涌流抑制技术研究

作者：赵娇娇三峡大学

学位级别：硕士

电力机车在过分相区进行换相时会有短时的断电过程,当机车重新复电时,由于机车主变压器电压突然升高,可能会发生暂态过程,从而引发变压器电压及电流的畸变,出现过电压及励磁涌流等现象,进而导致车载避雷器放电、接触网结缘击穿及牵引变... 详细信息

电力机车在过分相区进行换相时会有短时的断电过程,当机车重新复电时,由于机车主变压器电压突然升高,可能会发生暂态过程,从而引发变压器电压及电流的畸变,出现过电压及励磁涌流等现象,进而导致车载避雷器放电、接触网结缘击穿及牵引变压器保护误动作等,严重影响电力机车的安全稳定运行。因此,对于电力机车暂态过程及相关励磁涌流抑制技术的研究,为解决实际问题提供理论基础,具有较大的现实意义。本文通过分析电气化铁道牵引系统的运行特点,对机车过分相区时产生的暂态过程进行研究,其中,着重对车载断电式和地面开关式机车自动过分相区这两种方式下的机车运行过程及暂态过程进行了理论分析。同时,针对机车过分相区时产生的暂态过程对机车牵引变压器、牵引变电所、其他机车等,产生的不良影响,分别提出了两种电力机车励磁涌流抑制技术。针对车载断电式电力机车自动过分相区,提出了一种基于大功率电力电子技术的电力机车励磁涌流消除系统;并提出了同相调幅法和变频移相法两种PWM调制电压算法。通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式及机车变压器不同时刻励磁电压,实现电力机车无冲击平滑换相通过分相区。最后,利用所提方法建立了该电力机车变压器分区换相系统的仿真模型,仿真分析表明,所提出的两种电压调制算法,均能有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。针对地面开关式电力机车自动过分相区,提出了一种静态开关控制的电力机车励磁涌流抑制技术。该技术利用电力电子技术通过控制静态开关分合的时间来控制机车变压器原绕组侧的电压,使变压器铁心磁通在过零点及零点附近可允许范围内时实现开关的分合;并提出了一种静态开关可合闸范围确定方法,确定出静态开关的可合闸范围;最后,利用所提方法建立了该静态开关控制的电力机车励磁涌流抑制系统的仿真模型,仿真表明静态开关在该范围合闸时,机车主变压器不会产生励磁涌流。针对双流制电力机车供电模式切换时暂态过程的研究,通过对双流制电力机车交直流供电模式切换时产生的暂态过程进行理论及仿真分析,提出了一种抑制双流制供电模式切换时电力机车励磁涌流抑制技术。该技术利用整流逆变器,给中性线施加平缓的电压,使机车在过渡区进行换流时,不会产生励磁涌流,最后通过仿真验证了该方法的可行性。

关键词：电力机车分区换相励磁涌流抑制大功率电力电子静态开关

控制合闸电压幅值的变压器空载合闸励磁涌流抑制方案研究

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控制合闸电压幅值的变压器空载合闸励磁涌流抑制方案研究

作者：王伟旭山东大学

学位级别：硕士

励磁涌流过大会引起保护误动作,减少变压器的使用寿命,产生大量谐波,影响电气设备正常运行等一系列问题。励磁涌流的抑制一直是变压器保护的关键问题之一,虽然励磁涌流的识别和抑制已经有很多较为成熟的理论和实际应用,但这些方法或多... 详细信息

励磁涌流过大会引起保护误动作,减少变压器的使用寿命,产生大量谐波,影响电气设备正常运行等一系列问题。励磁涌流的抑制一直是变压器保护的关键问题之一,虽然励磁涌流的识别和抑制已经有很多较为成熟的理论和实际应用,但这些方法或多或少的都存在不足之处。因此从励磁涌流产生的原理入手,从根本上抑制励磁涌流产生的方案具有理论和实际意义。本文在借鉴和总结前人研究工作的基础上,针对变压器空载合闸过程中产生的励磁涌流,提出了一种控制合闸电压的变压器励磁涌流抑制方案。首先在分析变压器励磁涌流的影响因素和推导励磁涌流与各影响因素之间数学关系的基础上,提出了一种合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案,该方案在变压器和系统电源之间增加一个合闸电压控制电路,通过选择适当的合闸电压幅值控制曲线,对合闸电压的幅值进行控制,确保变压器空载合闸过程中产生的磁通不超过饱和磁通。当变压器合闸电压接近系统电源电压时切除合闸电压控制电路,改由系统电源直接供电,使变压器平稳进入正常运行状态。从而达到抑制空载合闸励磁涌流的目的。然后根据磁通不等式约束与暂态磁通分量衰减规律给出了电压幅值控制函数,并推导了电压幅值控制函数中初值与变化斜率两个参数的取值范围与特殊值。采用PSCAD/EMTDC软件分别对单相和三相变压器不同状态下的空载合闸过程进行了仿真,并对磁通、励磁涌流、差动电流等参数进行了对比分析,仿真结果表明通过控制合闸电压的幅值可以达到控制励磁电流大小的目的,能够将励磁涌流控制在数值较小的范围内,从而较好的克服励磁涌流的影响。最后分析了三相变压器在外部故障与正常运行情况下各个时刻断开三相后的剩磁与分闸角关系,归纳了剩磁的极值与特殊值的分布情况,将剩磁情况分为三类。针对每一类中最恶劣的剩磁和合闸角初始情况,搭建了仿真电路进行了不同状况下的空载合闸仿真,验证了本文电压幅值方案适用任何剩磁与合闸角情况。在上文电压幅值控制方案的基础上,以克服剩磁估算不准确和计算繁琐为目的,设计了一种可以应对所有剩磁情况的新的电压幅值控制方案。新方案提出了合闸过程中磁通不能超过饱和磁通和结束电压幅值控制方案时磁通需要达到规定阈值两个条件,经过理论分析和搭建仿真模型验证了新方案的有效性和优越性。

关键词：空载合闸励磁涌流抑制合闸电压幅值控制

微机励磁涌流抑制器在核电主变启动中的应用研究

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电网与清洁能源 2014年第6期30卷 62-69页

作者：柳强余良易宁刘森张威中广核工程有限公司广东深圳518100

CPR1000核电厂主变启动只能以全电压冲击合闸的方式进行,由于变压器铁芯饱和、铁芯材料的非线性及剩磁的存在,会产生励磁涌流,导致差动保护误动,同时可能造成绕组变形。分析铁芯磁通的暂态特性,找出励磁涌流的根本成因,在分析励磁涌流... 详细信息

CPR1000核电厂主变启动只能以全电压冲击合闸的方式进行,由于变压器铁芯饱和、铁芯材料的非线性及剩磁的存在,会产生励磁涌流,导致差动保护误动,同时可能造成绕组变形。分析铁芯磁通的暂态特性,找出励磁涌流的根本成因,在分析励磁涌流抑制器原理的基础上,利用EMTP/ATP搭建了变压器空载合闸暂态仿真模型,分析合分闸时间的允许误差范围。在阳江核电2号主变首次启动过程中,利用仿真的定量分析,指导涌流抑制装置调试,通过实际验证涌流抑制器的确发挥了良好的抑制效果。

关键词：核电变压器冲击合闸励磁涌流抑制

基于西门子7SJ62的变压器励磁涌流抑制保护

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自动化应用 2010年第9期 74-75页

作者：贾昌奇叶丽贺恩成安阳钢铁集团有限责任公司河南安阳455004

分析基于西门子7SJ62综合保护装置的变压器励磁涌流抑制的原理和对变压器在合闸过程瞬间产生的谐波分量,以及如何利用7SJ62综合保护装置的交叉闭锁功能检测二次谐波电流的涌流,并利用软件实现对涌流的抑制保护功能。

关键词：西门子7SJ62 综合保护励磁涌流抑制谐波交叉闭锁

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船舶移相变压器励磁涌流抑制方法研究

船电技术 2022年第3期42卷 43-47页

作者：唐文俊刘波海装广州局驻广州地区第二军事代表室广州511464 海装广州局驻广州地区第一军事代表室广州511464

船舶综合电力推进系统移相变压器空载合闸时产生的励磁涌流容易引起船舶电网综合保护装置误动和开关损坏。为研究励磁涌流的抑制方法,首先在移相变压器空载合闸时励磁涌流数学分析的基础上,分析不同励磁涌流抑制方法的优缺点,提出适合... 详细信息

船舶综合电力推进系统移相变压器空载合闸时产生的励磁涌流容易引起船舶电网综合保护装置误动和开关损坏。为研究励磁涌流的抑制方法,首先在移相变压器空载合闸时励磁涌流数学分析的基础上,分析不同励磁涌流抑制方法的优缺点,提出适合船舶电网的预充磁方法。然后在Matlab/Simulink中建立基于延边三角形接法原理的移相变压器模型,通过仿真验证预充磁方法抑制移相变压器励磁涌流的有效性并研究相关问题。

关键词：综合电力推进系统移相变压器励磁涌流抑制 Matlab/Simulink仿真

应用于微电网的并网逆变器虚拟阻抗控制技术综述

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电力系统保护与控制 2017年第9期45卷 144-154页

作者：袁敞丛诗学徐衍会新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,随着分布式电源渗透率的不断提高,微电网的应用越发广泛。在实际运行中,微电网中通常会出现并联逆变器功率分配不均、谐波污染、串并联谐振、故障电流和励磁涌流过大等问题。虚... 详细信息

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,随着分布式电源渗透率的不断提高,微电网的应用越发广泛。在实际运行中,微电网中通常会出现并联逆变器功率分配不均、谐波污染、串并联谐振、故障电流和励磁涌流过大等问题。虚拟阻抗技术能够改变并网逆变器的阻抗特性,对于上述问题的解决效果颇佳,而且实现简单,因此具有广泛的应用前景。全面综述了虚拟阻抗的应用场景和相应的实现方法,并结合自适应虚拟阻抗这一现阶段的研究热点,探讨了未来的研究趋势和可能遇到的关键问题。

关键词：虚拟阻抗下垂控制优化谐波补偿谐振抑制故障电流限制励磁涌流抑制

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岸电技术在长江三峡坝区的应用研究

岸电技术在长江三峡坝区的应用研究

作者：王刚合肥工业大学

学位级别：硕士

目前我国港口已基本完成主要装卸机械用能电能替代,但靠港船舶燃油污染没有得到充分的解决。伴随着长江流域航运业体量不断增大,长江黄金航道航运日渐繁忙,而长江流域自然环境多样、水文条件复杂、季节变化显著,船舶种类全、数量多,根... 详细信息

目前我国港口已基本完成主要装卸机械用能电能替代,但靠港船舶燃油污染没有得到充分的解决。伴随着长江流域航运业体量不断增大,长江黄金航道航运日渐繁忙,而长江流域自然环境多样、水文条件复杂、季节变化显著,船舶种类全、数量多,根据码头、锚地的特点和靠泊船舶的类型,船岸连接的要求也存在多样性。因此,迫切需要在研究长江流域特别是长江三峡坝区航运条件现状及船舶使用岸电需求的基础上,以面向长江复杂停泊方式的港口岸电建设为切入点,结合应用场景中存在的问题难点,采用多目标优化、科斯定理、比较优势等理论,对长江三峡坝区相关岸电技术进行深入研究,提出适用于长江三峡坝区的岸电系统技术方案,助力长江经济带生态环境健康发展。论文首先从我国内河流域港口产业发展、环境保护压力等方面阐述了本文的研究背景,分析了长江三峡坝区当前港口岸电发展遇到的主要问题。其次研究了岸电系统供电(10k V/400V大容量)、研究一体化智能岸基供电(低压小容量)、多船并靠级联供电、船岸并网诊断以及船舶变压器励磁涌流抑制等技术,结合长江三峡坝区的地域特性、环境特点及通航情况,提出针对性的解决方案,有效解决了低压线缆上船出现的线缆粗、敷设难、管理难以及船岸电制不统一的问题,找出了控制励磁涌流不超的解决方案。再次结合不同应用场景特点和用电特征分析,进行典型岸电系统设计,提出了靠岸固定式、靠岸浮动式、离岸固定式、离岸浮动式的设计方案。论文最后对推广应用岸电技术进行效益分析,验证了其经济、社会效益的显著性,同时结合岸电技术的当前瓶颈及环境因素,提出了未来展望。

关键词：长江三峡坝区大容量岸电小容量一体化岸电励磁涌流抑制

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换流变压器空载合闸涌流特性及抑制方法研究

换流变压器空载合闸涌流特性及抑制方法研究

作者：张冬怡华南理工大学

学位级别：硕士

某直流输电工程自投运以来,发生了多起因换流变压器空载合闸而导致的50Hz保护误动的事件。事件分析表明,换流变压器空载合闸产生励磁涌流,导致同站的运行换流变压器产生和应涌流,而和应涌流中含有大量正序二次谐波,经换流器转换以及输... 详细信息

某直流输电工程自投运以来,发生了多起因换流变压器空载合闸而导致的50Hz保护误动的事件。事件分析表明,换流变压器空载合闸产生励磁涌流,导致同站的运行换流变压器产生和应涌流,而和应涌流中含有大量正序二次谐波,经换流器转换以及输电线路的放大进而导致两侧的50Hz谐波保护误动。变压器励磁涌流以及和应涌流问题一直是国内外学者讨论的热门话题,但由于换流变压器在结构、特性以及运行条件均有别于普通的电力变压器,换流变压器产生的励磁涌流以及和应涌流的特性较为特殊且所受的影响因素也有所不同,同时换流变压器和应涌流中的正序二次谐波特性在已有的研究中也是一片空白。因此,亟需对换流变压器空载合闸涌流特性进行分析。而且,为防止励磁涌流导致直流50Hz谐波保护动作,也需要提出新的励磁涌流抑制方案。针对换流变压器励磁涌流的特殊性研究,本文从换流变压器的基本特性、励磁曲线、绕组结构、运行方式以及有载调压等角度分析了换流变压器励磁涌流的特殊性,并提出了相应的运行建议。分析表明,相较于普通电力变压器的励磁涌流,换流变压器励磁涌流的幅值更高,衰减更慢,二次谐波幅值高、占比小,且受分接头档位的影响。从漏抗大小入手分析特高压直流输电工程的高端换流变压器和低端换流变压器的励磁涌流差异,结果表明不同的换流变压器空投顺序产生不同的涌流幅值。针对研究和应涌流正序二次谐波的特性,除了交流系统强度这一常规因素外,本文重点从直流运行特殊性入手,分析了交流系统电压以及直流输送功率等运行工作点改变引起换流变分接头档位、滤波器投切组数的变化,进而影响和应涌流正序二次谐波的规律。分析表明,交流系统电压从电气和磁路两方面影响着换流变压器和应涌流正序二次谐波;直流输送功率从交流滤波器投运组数以及换流变压器有载调压两方面影响换流变压器和应涌流正序二次谐波。从同塔双回直流线路的极性布置、电流极性等耦合影响因素分析换流变和应涌流的正序二次分量在运行线路上的不平衡性。针对换流变压器涌流的抑制,本文首先分析了合闸电阻、选相分合闸常用抑制装置对换流变压器的适用性,说明三者虽能有效地抑制换流变压器励磁涌流,但具有局限性。然后结合换流变压器合闸录波,分析了双断口断路器均压电容对换流变压器的预充电过程的机理及其对铁性磁通的影响;从网侧电压、涌流时间常数和幅值三个角度分析了均压电容对换流变压器励磁涌流的影响,研究结果表明,换流变空投前网侧电压及其变化速率随均压电容的增大而增大;换流变铁芯的时间常数及其变化速率随均压电容的增大而减小;换流变励磁涌流的幅值随均压电容的增大而减小,随预充电的时间增大而减小。最后从削弱励磁涌流幅值的角度,建议结合换流变压器预充电过程的时间常数制定操作换流变压器隔离开关和断路器的间隔时间。本文工作得到国家自然科学基金项目(51377059、51677073)、南方电网电力调度控制中心、南方电网超高压输电公司科技项目的资助,部分研究成果的正确性和有效性已经在实际直流工程PSCAD/EMTDC控制保护模型上进行了验证。

关键词：换流变压器励磁涌流和应涌流正序二次分量励磁涌流抑制