一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法，測量變壓器分閘時(shí)刻功率因數(shù)角作為選擇最佳合閘相位角的依據(jù)，考慮斷路器的機(jī)械特性確定最佳目標(biāo)相位角對變壓器進(jìn)行空載合閘操作；本發(fā)明考慮斷路器的熄弧特性，利用功率因數(shù)角確定分閘時(shí)刻電壓相位角進(jìn)而估算剩磁，關(guān)鍵參數(shù)獲取方法簡便有效，同時(shí)結(jié)合選相位關(guān)合技術(shù)，選擇最佳目標(biāo)相角對變壓器進(jìn)行關(guān)合，防止變壓器鐵芯過飽和，從而從根本上抑制了勵磁涌流的產(chǎn)生。
【專利說明】一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變壓器的勵磁涌流抑制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的電氣主設(shè)備，它是否能正常工作直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，如果變壓器由于故障造成損壞，檢修難度大、檢修周期長、不但影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至?xí)斐刹豢晒懒康慕?jīng)濟(jì)損失和社會影響。變壓器在空載投入時(shí)或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，會在變壓器電壓突變的一側(cè)產(chǎn)生數(shù)值很大的電流，這就是勵磁涌流。勵磁涌流可能造成繼電保護(hù)誤動作，污染電網(wǎng)，惡化電能質(zhì)量，誘發(fā)和應(yīng)涌流，干擾鄰近運(yùn)行變壓器，導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動力過大受損，誘發(fā)操作過電壓，損壞電器設(shè)備等后果，因此必須采取措施抑制變壓器的勵磁涌流，從而減少勵磁涌流帶來的種種破壞性后果。
[0003]目前抑制變壓器勵磁涌流的方法主要分為以下兩類:1)從內(nèi)部進(jìn)行控制。即從變壓器鐵芯的勵磁原理出發(fā)，通過改變變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以達(dá)到削減勵磁涌流的目的，例如改變變壓器原、副邊繞組的分布法等。2)從外部進(jìn)行控制。即在變壓器外部采取一些補(bǔ)救措施以削減勵磁涌流，例如在變壓器的低壓側(cè)加裝電容器法、軟啟動法和選相合閘技術(shù)等。
[0004](I)改變變壓器原、副邊繞組的分布法
[0005]該法從本質(zhì)上著手，通過改變變壓器原邊或次邊線圈繞組的分布，以減小暫態(tài)或涌流時(shí)的等效電感來抑制勵磁涌流。但由于這種方法需要改變變壓器的結(jié)構(gòu)，這將會帶來其它的問題，如是否會使變壓器的絕緣變壞或影響變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等等，使其發(fā)展具有一定的局限性。
[0006](2)變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器法
[0007]該法通過在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)適當(dāng)大小的電容，使得變壓器在空載合閘時(shí)發(fā)生并聯(lián)諧振，勵磁阻抗趨于無窮大，進(jìn)而抑制勵磁涌流。該方法的缺點(diǎn)在于對電容器電容值的選取，電容值過大或過小均不能滿足要求。電容值過大，會使變壓器與電容器組合成的系統(tǒng)諧振頻率降低，從而使變壓器難以被激磁；電容值過小，會無法滿足削弱勵磁涌流的需要。同時(shí)該種方法需要對變壓器的勵磁特性進(jìn)行精確模擬，而在實(shí)際工程中，要得到一個(gè)真實(shí)的變壓器勵磁特性是比較困難的。
[0008](3)軟啟動法
[0009]該法利用繼電器的開關(guān)性能將三個(gè)交流繼電器串接于變壓器的三相線路上，通過調(diào)節(jié)繼電器導(dǎo)通角的大小來改變固體繼電器的開通度，從而改變輸出電壓的大小，達(dá)到減小勵磁涌流，控制變壓器平穩(wěn)起動的目的。此方法通需要設(shè)置兩個(gè)參數(shù):起始電壓倍數(shù)K和起動周期數(shù)N。這兩個(gè)參數(shù)的選取原則沒有一個(gè)確定的量化計(jì)算方法，在具體選取時(shí)只能根據(jù)變壓器參數(shù)做粗略的估計(jì)取值。這樣的方法在實(shí)際運(yùn)用中，其抑制效果往往不是最佳的。
[0010](4)選相合閘技術(shù)[0011]選相合閘技術(shù)是隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展而提出的一種新型電力設(shè)備的關(guān)合手段，也是有效抑制電力系統(tǒng)操作過電壓和涌流以及全面提高電能質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。選相合閘技術(shù)抑制勵磁涌流的原理是控制斷路器動靜觸頭在系統(tǒng)電壓或電流波形的指定相位角時(shí)刻進(jìn)行開關(guān)關(guān)合，使合閘時(shí)刻的鐵芯合磁通接近穩(wěn)態(tài)工作磁通，鐵芯磁通不致過飽和，從而削弱勵磁涌流。該法從勵磁涌流產(chǎn)生的根本原因一一鐵芯磁通過飽和的角度入手，可以有效削弱勵磁涌流。作為新型主流研究方向，該方法對提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性意義深遠(yuǎn)，且應(yīng)用前景廣闊。將該法應(yīng)用于抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的關(guān)鍵在于選擇最佳的合閘相位角，本發(fā)明結(jié)合斷路器熄弧特性，機(jī)械特性等，給出了一種選擇最佳合閘相位角的方法，該方法可以很好的抑制變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵磁涌流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法，利用功率因數(shù)角確定分閘時(shí)刻電壓相位角進(jìn)而估算剩磁，同時(shí)結(jié)合選相位關(guān)合技術(shù)，選擇最佳目標(biāo)相角對變壓器進(jìn)行關(guān)合，防止變壓器鐵芯過飽和，從而從根本上抑制勵磁涌流的產(chǎn)生。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0014]一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法，測量變壓器分閘時(shí)刻功率因數(shù)角作為選擇最佳合閘相位角的依據(jù)，考慮斷路器的機(jī)械特性確定最佳目標(biāo)相位角對變壓器進(jìn)行空載合閘操作；
[0015]所述測量變壓器分閘時(shí)刻功率因數(shù)角，具體包括如下步驟:
[0016]步驟1:采集變壓器原邊繞組電壓U及電流I，經(jīng)電壓變換形成回路變換電壓，再經(jīng)50Hz帶通濾波器，輸出原邊繞組電壓變換電壓U1、原邊繞組電流變換電壓U2 ；
[0017]步驟2:原邊繞組電壓變換電壓U1、原邊繞組電流變換電壓U2經(jīng)由開環(huán)運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波形成回路變換為方波信號原邊繞組電壓變換方波U3、原邊繞組電流變換方波U4，其負(fù)半周期輸出經(jīng)二極管檢波后，變?yōu)镺V信號，之后原邊繞組電壓變換方波U3、原邊繞組電流變換方波U4作為與門、或門輸入端，獲得輸出信號與門輸出電壓U5、或門輸出電壓U6;
[0018]步驟3:功率因數(shù)角分別由與門輸出電壓U5、或門輸出電壓U6波形為正的與門持續(xù)時(shí)間Λ T1、或門持續(xù)時(shí)間Λ T2來計(jì)算，單位為ms，則分別將由與門輸出電壓U5得到的與門持續(xù)時(shí)間AT1和由或門輸出電壓U6得到的或門持續(xù)時(shí)間AT2帶入下式計(jì)算對應(yīng)的與門功率因數(shù)角和或門功率因數(shù)角叱
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種抑制變壓器空載合閘勵磁涌流的方法，其特征在于:測量變壓器分閘時(shí)刻功率因數(shù)角作為選擇最佳合閘相位角的依據(jù)，考慮斷路器的機(jī)械特性確定最佳目標(biāo)相位角對變壓器進(jìn)行空載合閘操作； 所述測量變壓器分閘時(shí)刻功率因數(shù)角，具體包括如下步驟: 步驟1:采集變壓器原邊繞組電壓U及電流1，經(jīng)電壓變換形成回路變換電壓，再經(jīng)50Hz帶通濾波器，輸出原邊繞組電壓變換電壓U1、原邊繞組電流變換電壓U2 ； 步驟2:原邊繞組電壓變換電壓U1、原邊繞組電流變換電壓U2經(jīng)由開環(huán)運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波形成回路變換為方波信號原邊繞組電壓變換方波U3、原邊繞組電流變換方波U4,其負(fù)半周期輸出經(jīng)二極管檢波后，變?yōu)镺V信號，之后原邊繞組電壓變換方波U3、原邊繞組電流變換方波U4作為與門、或門輸入端，獲得輸出信號與門輸出電壓U5、或門輸出電壓U6 ； 步驟3:功率因數(shù)角分別由與門輸出電壓U5、或門輸出電壓U6波形為正的與門持續(xù)時(shí)間AT1、或門持續(xù)時(shí)間AT2來計(jì)算，單位為ms，則分別將由與門輸出電壓U5得到的與門持續(xù)時(shí)間AT1和由或門輸出電壓U6得到的或門持續(xù)時(shí)間AT2帶入下式計(jì)算對應(yīng)的與門功率因數(shù)角和或門功率因數(shù)角Φ2
【文檔編號】H02P13/00GK103986385SQ201410219243
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】郝治國, 張保會, 譚婷月, 劉志遠(yuǎn), 韋鵬 申請人:西安交通大學(xué), 國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司, 國家電網(wǎng)公司