新型换流变压器保护方案设计.pdf

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1、第22卷第6期电力系统及其自动化学报Vo1．22NO．62010年12月ProceedingsoftheCSU—EPSADec．2O1O新型换流变压器保护方案设计张杰，罗隆福，R．K．Aggarwal，李勇，刘福生(1．湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082；2．巴斯大学电子与电气工程系，英国巴斯，BA27AY)一～H一一～一～r～一二～吾一一n～_一童一～一p一～_～．薹m～一～一～一～一一脚一～：一～一mⅢ摘要：要实现新型换流变压器的产业化，制定与新型换流变压器配套的保护方案是重要的前提。文中对基于变压器模型的变压器保护原理进行研究，

2、并将该保护原理的思路运用于新型换流变压器保护方案设计中，而且对动作特性方程进行梯形积分来构成保护判据。仿真结果验证了该保护方案可快速可靠地识别新型换流变压器正常运行状态和内部故障状态，并能有效地减少差分代替微分的误差，可以用作新型换流变压器微机主保护。关键词：换流变压器；变压器保护；变压器模型；梯形积分；内部故障；微机保护中图分类号：TM714文献标志码：A文章编号：1003—8930(2010)06—0044—08DesignofaProtectionSchemefortheNewConverterTransformerZHANGJie，LU

3、OLong—fu，R．K．Aggarwal，LIYong，LIUFu—sheng(1．CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China；2．DepartmentofElectronicandElectricalEngineering，UniversityofBath，BathBA27AY，UK)一，一0～∞一⋯一姐～n～～一∞曲一一一～一一～一～一为有效解决目前高压直流输电系统采用无源滤波机理的全新滤波方式_2]；文献Es]对新型换

4、滤波、有源滤波方式抑制交流侧谐波所面临的种种流变压器接线方案和滤波机理进行了详细研究。问题口]，文献I-4]提出了一种新型换流变压器和长期以来，差动保护一直是变压器的主保护，谐波抑制方案并获得专利，该方案的主要特点在于但差动保护存在如何区分励磁涌流和内部故障电其能自耦补偿和谐波屏蔽]，它采用特殊的绕组连流的难题[6]。鉴于差动保护的不足，基于变压器接方式，独特的绕组阻抗设计及配套的全调谐滤波模型的微机型变压器保护。。抛开差动保护的思装置，是一种以变压器耦合绕组的谐波安匝平衡作路，充分应用变压器电流、电压信息，从解决问题的收稿日期：2009—09

5、—19；修回日期：2009—11—03基金项目：湖南省重大科技专项资助项目(06GK1003—1)第6期张杰等：新型换流变压器保护方案设计·45·开始就避开励磁涌流的问题，消去了直接体现变压型，如图2所示。器磁通的非线性项，从而完全摆脱了励磁涌流的困扰，该保护原理只与变压器原始正常模型有关，但将该保护原理应用于微机保护时，若电流暂态波形波动较大，比如励磁涌流，用差分代替微分引起的误差将可能会使变压器保护误动l】]，因此文献‘。。。。●[11]对基于变压器模型的保护判据进行了改进，l3图2单相新型换流变压器模型利用梯形积分法构成了新的保护判据。F

6、ig．2Single-phasemodelofthenew新型换流变压器具有特殊的绕组结构和独特convertertransformer的绕组阻抗设计，基于变压器模型的变压器保护原理是否适用于新型换流变压器需要得到验证。因由图2可以看到，二次延边绕组和公共绕组紧此，本文首先对基于变压器模型的保护原理是否适密连接，具有电磁耦合的特点。设“、“、“。、i、i。、用于新型换流变压器进行了数学推理验证，验证结i3、r1、r2、r3、Ll、L2、L3、l'll、2、，z3分别为新型换流变压器一次绕组、二次延边绕组和公共绕组的电果表明了该原理同样适用于新型

7、换流变压器；然后根据该原理推导出了单相和三相新型换流变压器压、电流、电阻、自感、绕组的匝数，一次绕组与二次延边绕组、二次公共绕组的匝数比分别为动作特性方程；为了减少微机工作时差分代替微分12===l／n2(1)引起的误差，参照文献[11]利用梯形积分构成新7"113一l／n3(2)型换流变压器保护判据，仿真结果验证了本文设计的保护方案的正确性。M2、MI、M2。、M3、M。、分别为绕组之间的互感，则MIz—M2，M1s一，M2。一Mz。1单相新型换流变压器保护方案为新型换流变压器的主磁通，则由变压器的电磁关新型换流变压器具体接线方案如图1所系有

8、下面的回路方程成立]：示_1，图1中的i1～i。、i。～i2、i。～i。分别是f“一+Ldil+Mldi2十,．警+流经变压器一次绕组、二次延边绕组、