长电缆对变压器冲击合闸过电压的影响分析

作者： 国自电气 时间：2024-10-04 09:21:57 阅读：78

电力系统中分合空载变压器的场景较为常见,例如发电厂的并网过程中存在倒送电合闸现象,其次更为常见的是新投入运行的变压器需要进行空载全电压合闸冲击试验,这是考虑到在带电的情况下投入空载变压器时,会产生励磁涌流,其值可达6~8倍额定电流,此外,由于励磁电感的饱和特性,在外电路一定的参数配合下可能会产生较大的谐振过电压和励磁涌流。

空载变压器的合闸过程中由于变压器绕组的非线性磁饱和特性会使得系统产生非正弦的励磁涌流，且该励磁涌流会含有多种谐波分量。根据戴维南定理,从操作母线的开关向系统侧看入,系统阻抗中会由于励磁涌流中的谐波分量而存在一个接近某次谐波频率的并联谐振频率,因而就可能产生高频谐振过电压。其次,如果该操作母线的某一支路存在较大容性特性,使得从操作母线的开关向系统侧看入系统阻抗存在一个接近某次谐波频率的串联谐振频率,进而这条支路的元件会承受较大的谐振过电压和谐波电流。最后,由于电力系统的电阻一般较小,会导致系统中产生的谐振现象存在持续时间长、衰减较慢等特点,严重的会造成系统设备的绝缘损害和继电保护设备动作。

相关文献对GIS升压站主变合闸过电压进行量化，研究了设备投运情况﹑出线数量、变压器与GIS母线连接管道的长度等因素对变压器合闸过电压的影响,并得出结论:GIS操作时波的折反射是导致合闸过电压升高的主要原因,但相关文献简化忽略了变压器自身的磁饱和特性,仿真建模时没考虑变压器的非线性特性,因而结论较为单一。相关文献搭建220kV变压器空载合闸仿真模型,研究了三相振荡过电压、不同期合闸振荡过电压和三相谐振过电压,但研究重点仅限于变压器各侧的绝缘耐压等级是否匹配,未曾进一步研究影响变压器合闸过电压的因素。相关文献从试验测量的变压器励磁特性数据出发建立变压器空载合闸仿真模型,研究了合闸电阻和剩磁对合闸过电压的影响,但并未针对长电缆的大面积投人进行单独研究分析。

本文基于某500kV变压器出厂试验的变压器励磁曲线数据,利用MATLAB编程将其转换为ψ-i参数，并以新投运主变冲击送电为背景在EMTP仿真软件中建立带长电缆进线的500kV变压器分合闸仿真模型，重点关注变压器高压侧XPLE电缆长度以及合闸角对合闸过电压的影响,并据此给出抑制建议。基于某500kV变压器出厂试验的变压器励磁曲线数据,利用MATLAB编程将其转换为l-i参数，并以新投运主变冲击送电为背景在EMTP仿真软件中建立带长电缆进线的500kV变压器分合闸仿真模型,重点关注变压器高压侧XPLE电缆长度以及合闸角对合闸过电压的影响,并得出以下结论:

(1)长电缆送电的变压器冲击合闸过程会产生明显的合闸空载变压器过电压和励磁涌流现象,0°合闸角情况下最大合闸过电压最大可达742.61kV ,为额定电压的1.733倍,过电压持续时间约为80ms。

(2)输电电缆的长度对合闸空载变压器过电压和励磁涌流的幅值存在影响,其中对波形的振动衰减产生很大影响,而对合闸瞬间长电缆的充电电流存在明显影响,2100m情况对比100m情况,主变高压侧涌流增加3.75% ,长电缆瞬间充电电流增加20多倍。

(3 )对于长电缆送电的变压器冲击合闸过程中合闸过电压和励磁涌流的抑制方法最有效的是长电缆串联电抗器,在配置好电抗器参数的前提下可以很好的抑制合空变的过电压和励磁涌流。