干式变压器和换流干式变压器保护研究第一章

电力干式变压器是电力系统中的重要设备，不仅价格昂贵，而且对整个系统的安全稳定起着至关重要的作用。然而，干式变压器保护的正确运行率总是不高，给电力系统的运行可靠性带来隐患。特别是干式变压器空载运行或切除外部故障时产生的励磁涌流，往往使保护误动。

本文对电力干式变压器励磁涌流的相关问题进行了深入研究，探讨了三相干式变压器励磁涌流特性的变化，计算了不同时刻三相合闸对保护的影响，并对换相干式变压器的DC偏磁现象进行了分类计算。

先先，本文分析了单相干式变压器励磁涌流的影响因素。总结了现有的励磁涌流制动方案，并在单相励磁涌流的基础上对传统励磁涌流制动方案进行了比较。

计算分析了Y-接线下三相干式变压器励磁支路间相互影响的机理，比较了Y和Y电流相位校正方法引起的励磁涌流特性的变化，讨论了环流升压和对称励磁涌流现象，总结了现有的三相励磁涌流闭锁原理。

由于各种原因，如断路器老化，三相合闸往往不同。计算了空投过程中这种现象对干式变压器励磁涌流的影响，得出结论：三相在不同时间合闸可能会造成干式变压器一相励磁涌流严重。在此基础上，深入比较了各种电流相位校正方法和涌流闭锁逻辑。认为利用原相电流作为二次谐波源，采用“或”门制动方案及时切换到相制动，可以达到保护可靠性和快速性的平衡。

较后，总结了换流干式变压器保护中的相关问题，并对换流流程中的DC偏置现象进行了分类，重点计算分析了交流线路与DC线路间的并联互感引起的换流干式变压器三相DC偏置。

较好章引言

1.1课题的研究背景和意义

近年来，随着民经济的持续发展，电力需求快速增长，工业电力发展迅速，输电电压水平逐步提高，电网规模不断扩大。随着2009年中较好条1000千伏UHV交流输电线路的开通和世界较好个800千伏DC输电工程的建设，中已实现六个区域电网互联，成为世界上较大的交流/DC互联电网之一，总系统容量达6亿千伏安。这将把电网安全稳定运行的要求提高到一个新的水平。继电保护作为电网的安全卫士，其重要性被置于日益突出的位置，对其性能和可靠性提出了更高的要求。

电力干式变压器是电力系统中的重要设备，不仅价格昂贵，而且对整个系统的安全稳定起着至关重要的作用。根据文件1，虽然近年来干式变压器保护的正确运行率逐年提高，但与线路保护相比仍有很大差距(图1-1)。其中，“制造部门”的原因是造成继电保护不正确动作的较重要因素，尤其是“原理缺陷”的比例一直处于不稳定状态，需要继电保护工作者进一步深入研究。 #p#分页标题#e#

图1-1 1997-2006年我线路保护和干式变压器保护的正确运行

对于干式变压器保护，一方面由于近年来微机的普及和保护的双重配置，保护动作的可靠性有了很大的提高；另一方面，由于干式变压器的每一侧都不是纯电气关系，其铁心具有非线性励磁特性，目前干式变压器的三相大多采用Y/接线方式，所以即使组式干式变压器的三相磁路相互先立，三相仍然会通过三角形侧绕组相互作用。如果结合基于相位差或零序减法的幅相平衡效应，涌流特征会更加复杂。因此，如何区分干式变压器的励磁涌流和故障电流还没有真正得到解决。虽然近年来学者们对干式变压器保护进行了深入的研究，提出了许多新的原则和标准，但距离其实际应用和推广还有很长的路要走。目前，传统的二次谐波制动、间断角判别和成熟的波形对称原理仍是涌流制动的主要方案。

此外，随着DC输电线路的增加，换流干式变压器的数量也在逐年增加，其特定的运行门槛要求其保护配置不同于传统干式变压器。由于触发角不平衡，DC线单极运行，地磁感应，交流和DC线并联互感等。换流变压器长期处于DC偏磁状态。在这种情况下，干式变压器的运行特性以及如何有效抑制偏磁以避免对变流器的损坏和对保护的影响是近年来的研究热点。而且目前的换流变压器保护还不是很成熟，1997年到2006年的十年间，换流干式变压器保护的正确运行率只有74.51%[1]，与传统的干式变压器保护相差甚远，有必要对其进行专门的研究。

1.2本文的主要工作

摘要：在论述单相干式变压器励磁涌流及其影响因素的基础上，通过对励磁涌流制动原理的总结和比较，深入探讨了三相干式变压器励磁涌流存在的问题以及三相在不同时刻合闸的影响。主要工作如下：

1.针对单相干式变压器的励磁涌流，分别讨论了剩磁、饱和磁通比和励磁电感倍数对励磁涌流的影响。单相励磁涌流鉴别中的二次谐波、间断角和波形对称原理表

2.在组式三相干式变压器模型的基础上，讨论了Y.△连接下三相励磁支路之间的相互影响情况，并对两种电流相位校正方法下涌流特征的变化及原始相电流作了计算分析，对目前存在的各种涌流闭锁逻辑作了概述，并深入讨论了△侧环流助增作用与对称性涌流等热点问题。

3.针对实际中常常存在的三相合闸不同时现象，定量计算并分析了其对三相干式变压器保护的影响以及造成严重涌流的各个合闸时刻。并在不同时合闸条件下对电流相位校正方法与涌流闭锁逻辑作了更加深入的讨论。

4.文章较后部分综述了目前换流干式变压器保护中的相关问题，对现存的直流偏磁现象作了讨论与分类，并重点对交直流线路并行造成的换流干式变压器中的三相直流偏磁大小作了计算。#p#分页标题#e#

1.3本文的创新点

1.对于断路器老化等原因造成的三相不同时合闸现象，本文分别在忽略和计及漏抗下对其之于干式变压器保护的影响作了计算，深入分析了三相不同时合闸中干式变压器三相励磁支路经过的电磁暂态过程，发现干式变压器空载投入时发生短时合闸不同时可能在干式变压器一相铁芯产生严重的饱和，给出了产生严重饱和的各个合闸时刻，并对不同时合闸中的涌流影响因素作了分析。

2.对V△连接的三相组式干式变压器中的励磁涌流现象作了深入讨论，分析了三相励磁支路的相互影响情况，比较了两种电流相位校正方法，并讨论了现存的各种涌流闭锁逻辑。且在三相不同时合闸条件下更进一步的加以分析，得出了宜利用原始相电流来计算二次谐波含量，并采用三相“或”门制动经检测到二次谐波含量减小后转为按相制动方案的结论。

3.针对换流干式变压器中存在的直流偏磁现象作了讨论与分类，计算了交直流线路互感所造成的干式变压器三相直流偏磁。