换流变压器空载合闸涌流特性及抑制方法研究

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1、硕士学位论文换流变压器空载合闸涌流特性及抑制方法研究作者姓名张冬怡学科专业电力系统及其自动化指导教师李晓华教授所在学院电力学院论文提交日期2018年6月CharacteristicandSuppressionofConverterTransformerInrushCurrentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZHANGDongyiSupervisor：Prof.LIXiaohuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM7学校代号：10561学号：

2、201520110938华南理工大学硕士学位论文换流变压器空载合闸涌流特性及抑制方法研究作者姓名：张冬怡指导教师姓名、职称：李晓华教授申请学位级别：全日制学术型学位硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：高压直流输电控制与保护论文提交日期：年月日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：蔡泽祥委员：李晓华、欧阳森、张勇军、李爱民摘要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

3、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

4、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

5、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

6、，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I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

7、二次分量；励磁涌流抑制IIAbstractSincethecommissioningofaHVDCtransmissionproject,therehavebeenanumberofincidentsof50Hzprotectionmalfunctioncausedbytheno-loadclosingoftheconvertertransformer.Theanalysisoftheincidentshowsthatconvertertransformer’sno-