干式變壓器和換流干式變壓器保護研究第一章

電力干式變壓器是電力系統中的重要設備，不僅價(jià)格昂貴，而且對整個(gè)系統的安全穩定起著(zhù)至關(guān)重要的作用。然而，干式變壓器保護的正確運行率總是不高，給電力系統的運行可靠性帶來(lái)隱患。特別是干式變壓器空載運行或切除外部故障時(shí)產(chǎn)生的勵磁涌流，往往使保護誤動(dòng)。

本文對電力干式變壓器勵磁涌流的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，探討了三相干式變壓器勵磁涌流特性的變化，計算了不同時(shí)刻三相合閘對保護的影響，并對換相干式變壓器的DC偏磁現象進(jìn)行了分類(lèi)計算。

先先，本文分析了單相干式變壓器勵磁涌流的影響因素?？偨Y了現有的勵磁涌流制動(dòng)方案，并在單相勵磁涌流的基礎上對傳統勵磁涌流制動(dòng)方案進(jìn)行了比較。

計算分析了Y-接線(xiàn)下三相干式變壓器勵磁支路間相互影響的機理，比較了Y和Y電流相位校正方法引起的勵磁涌流特性的變化，討論了環(huán)流升壓和對稱(chēng)勵磁涌流現象，總結了現有的三相勵磁涌流閉鎖原理。

由于各種原因，如斷路器老化，三相合閘往往不同。計算了空投過(guò)程中這種現象對干式變壓器勵磁涌流的影響，得出結論：三相在不同時(shí)間合閘可能會(huì )造成干式變壓器一相勵磁涌流嚴重。在此基礎上，深入比較了各種電流相位校正方法和涌流閉鎖邏輯。認為利用原相電流作為二次諧波源，采用“或”門(mén)制動(dòng)方案及時(shí)切換到相制動(dòng)，可以達到保護可靠性和快速性的平衡。

較后，總結了換流干式變壓器保護中的相關(guān)問(wèn)題，并對換流流程中的DC偏置現象進(jìn)行了分類(lèi)，重點(diǎn)計算分析了交流線(xiàn)路與DC線(xiàn)路間的并聯(lián)互感引起的換流干式變壓器三相DC偏置。

較好章引言

1.1課題的研究背景和意義

近年來(lái)，隨著(zhù)民經(jīng)濟的持續發(fā)展，電力需求快速增長(cháng)，工業(yè)電力發(fā)展迅速，輸電電壓水平逐步提高，電網(wǎng)規模不斷擴大。隨著(zhù)2009年中較好條1000千伏UHV交流輸電線(xiàn)路的開(kāi)通和世界較好個(gè)800千伏DC輸電工程的建設，中已實(shí)現六個(gè)區域電網(wǎng)互聯(lián)，成為世界上較大的交流/DC互聯(lián)電網(wǎng)之一，總系統容量達6億千伏安。這將把電網(wǎng)安全穩定運行的要求提高到一個(gè)新的水平。繼電保護作為電網(wǎng)的安全衛士，其重要性被置于日益突出的位置，對其性能和可靠性提出了更高的要求。

電力干式變壓器是電力系統中的重要設備，不僅價(jià)格昂貴，而且對整個(gè)系統的安全穩定起著(zhù)至關(guān)重要的作用。根據文件1，雖然近年來(lái)干式變壓器保護的正確運行率逐年提高，但與線(xiàn)路保護相比仍有很大差距(圖1-1)。其中，“制造部門(mén)”的原因是造成繼電保護不正確動(dòng)作的較重要因素，尤其是“原理缺陷”的比例一直處于不穩定狀態(tài)，需要繼電保護工作者進(jìn)一步深入研究。 #p#分頁(yè)標題#e#

圖1-1 1997-2006年我線(xiàn)路保護和干式變壓器保護的正確運行

對于干式變壓器保護，一方面由于近年來(lái)微機的普及和保護的雙重配置，保護動(dòng)作的可靠性有了很大的提高；另一方面，由于干式變壓器的每一側都不是純電氣關(guān)系，其鐵心具有非線(xiàn)性勵磁特性，目前干式變壓器的三相大多采用Y/接線(xiàn)方式，所以即使組式干式變壓器的三相磁路相互先立，三相仍然會(huì )通過(guò)三角形側繞組相互作用。如果結合基于相位差或零序減法的幅相平衡效應，涌流特征會(huì )更加復雜。因此，如何區分干式變壓器的勵磁涌流和故障電流還沒(méi)有真正得到解決。雖然近年來(lái)學(xué)者們對干式變壓器保護進(jìn)行了深入的研究，提出了許多新的原則和標準，但距離其實(shí)際應用和推廣還有很長(cháng)的路要走。目前，傳統的二次諧波制動(dòng)、間斷角判別和成熟的波形對稱(chēng)原理仍是涌流制動(dòng)的主要方案。

此外，隨著(zhù)DC輸電線(xiàn)路的增加，換流干式變壓器的數量也在逐年增加，其特定的運行門(mén)檻要求其保護配置不同于傳統干式變壓器。由于觸發(fā)角不平衡，DC線(xiàn)單極運行，地磁感應，交流和DC線(xiàn)并聯(lián)互感等。換流變壓器長(cháng)期處于DC偏磁狀態(tài)。在這種情況下，干式變壓器的運行特性以及如何有效抑制偏磁以避免對變流器的損壞和對保護的影響是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。而且目前的換流變壓器保護還不是很成熟，1997年到2006年的十年間，換流干式變壓器保護的正確運行率只有74.51%[1]，與傳統的干式變壓器保護相差甚遠，有必要對其進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究。

1.2本文的主要工作

摘要：在論述單相干式變壓器勵磁涌流及其影響因素的基礎上，通過(guò)對勵磁涌流制動(dòng)原理的總結和比較，深入探討了三相干式變壓器勵磁涌流存在的問(wèn)題以及三相在不同時(shí)刻合閘的影響。主要工作如下：

1.針對單相干式變壓器的勵磁涌流，分別討論了剩磁、飽和磁通比和勵磁電感倍數對勵磁涌流的影響。單相勵磁涌流鑒別中的二次諧波、間斷角和波形對稱(chēng)原理表

2.在組式三相干式變壓器模型的基礎上，討論了Y.△連接下三相勵磁支路之間的相互影響情況，并對兩種電流相位校正方法下涌流特征的變化及原始相電流作了計算分析，對目前存在的各種涌流閉鎖邏輯作了概述，并深入討論了△側環(huán)流助增作用與對稱(chēng)性涌流等熱點(diǎn)問(wèn)題。

3.針對實(shí)際中常常存在的三相合閘不同時(shí)現象，定量計算并分析了其對三相干式變壓器保護的影響以及造成嚴重涌流的各個(gè)合閘時(shí)刻。并在不同時(shí)合閘條件下對電流相位校正方法與涌流閉鎖邏輯作了更加深入的討論。

4.文章較后部分綜述了目前換流干式變壓器保護中的相關(guān)問(wèn)題，對現存的直流偏磁現象作了討論與分類(lèi)，并重點(diǎn)對交直流線(xiàn)路并行造成的換流干式變壓器中的三相直流偏磁大小作了計算。#p#分頁(yè)標題#e#

1.3本文的創(chuàng )新點(diǎn)

1.對于斷路器老化等原因造成的三相不同時(shí)合閘現象，本文分別在忽略和計及漏抗下對其之于干式變壓器保護的影響作了計算，深入分析了三相不同時(shí)合閘中干式變壓器三相勵磁支路經(jīng)過(guò)的電磁暫態(tài)過(guò)程，發(fā)現干式變壓器空載投入時(shí)發(fā)生短時(shí)合閘不同時(shí)可能在干式變壓器一相鐵芯產(chǎn)生嚴重的飽和，給出了產(chǎn)生嚴重飽和的各個(gè)合閘時(shí)刻，并對不同時(shí)合閘中的涌流影響因素作了分析。

2.對V△連接的三相組式干式變壓器中的勵磁涌流現象作了深入討論，分析了三相勵磁支路的相互影響情況，比較了兩種電流相位校正方法，并討論了現存的各種涌流閉鎖邏輯。且在三相不同時(shí)合閘條件下更進(jìn)一步的加以分析，得出了宜利用原始相電流來(lái)計算二次諧波含量，并采用三相“或”門(mén)制動(dòng)經(jīng)檢測到二次諧波含量減小后轉為按相制動(dòng)方案的結論。

3.針對換流干式變壓器中存在的直流偏磁現象作了討論與分類(lèi)，計算了交直流線(xiàn)路互感所造成的干式變壓器三相直流偏磁。