新型换流变压器主保护原理研究

摘要

换流变压器是直流输电系统中的关键电气装备，针对传统换流变压器及其滤波系统存在的不足，课题组申请了“自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器”(简称新型换流变压器)及其相应的感应滤波技术的发明专利。为了推进该新型换流变压器的工程化应用，需开展大量研究工作，其中就包括变压器的保护方案。本文围绕新型换流变压器的差动保护和励磁涌流识别展开了如下的研究工作：
　　本文在分析新型换流变压器接线方案的基础上，对新型换流变压器的工作原理进行了详细的阐述，从本质上分析了以变压器耦合绕组间的谐波安匝平衡为滤波机理的谐波屏蔽新方法。
　　在分析常规变压器差动保护基本原理的基础上，分别对阀侧未接入滤波装置和阀侧接入滤波装置两种情况下的新型换流变压器差动保护进行研究，根据两种情况下新型换流变压器网侧绕组电流和阀侧绕组电流间的变换关系，提出了新型换流变压器的差动保护接线方案；结合三折线比率制动特性，对新型换流变压器差动保护方案进行整定计算，给出整定原则与计算公式，该整定原则和计算公式既考虑了新型换流变压器存在外部严重短路时的差动保护可靠性，也顾及到了变压器存在内部轻微的匝间短路存在流出电流时的保护灵敏度，而且该整定原则与计算公式具有通用性；并在Matlab/Simulink中建立了新型换流变压器阀侧未接入滤波装置和阀侧接入滤波装置时差动保护方案的仿真模型，对新型换流变压器多种故障运行工况进行仿真分析，对新型换流变压器差动保护方案的可行性以及保护动作判据整定原则和计算公式的正确性进行仿真验证。
　　在分析变压器励磁涌流产生机理的基础上，深入分析了励磁电流引起变压器差动保护误动作的根本原因。针对传统差动保护方案在鉴别变压器励磁涌流方面的不足，对一种抛开差动保护思路、综合利用变压器电压和电流信息量的新型微机型变压器保护方案-基于电感倒数等效电路的变压器保护原理进行了研究，给出了基于电感倒数的新型换流变压器等效电路，从三端网络理论出发，验证了等效电路的正确性，根据励磁支路参数值设定区分变压器励磁涌流与内部短路故障的变压器保护动作判据；并在Matlab/Simulink中建立了保护方案的仿真模型，对新型换流变压器多种故障运行工况进行仿真分析，验证了基于电感倒数等效电路的新型换流变压器保护方案的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 变压器保护的发展与现状

1.3 励磁涌流识别方法

1.4 本论文研究的目的与意义

1.5 本论文主要研究内容

第2章 新型换流变压器接线方案与工作原理

2.1 新型换流变压器接线方案研究

2.2 自耦补偿原理

2.2.1 自耦原理

2.2.2 阀侧无功补偿

2.3 谐波屏蔽原理研究

2.3.1 滤波机理分析

2.3.2 新型换流变压器的绕组布置

2.4 本章小结

第3章 新型换流变压器差动保护原理研究

3.1 变压器差动保护基本原理研究

3.2 新型换流变压器阀侧未入接滤波装置时差动保护原理研究

3.2.1 阀侧未接入滤波装置时电流变换关系的分析

3.2.2 阀侧未接入滤波装置时模拟式差动保护接线方案

3.2.3 阀侧未接入滤波装置时微机式差动保护接线方案

3.3 新型换流变压器阀侧接入滤波装置时差动保护原理研究

3.3.1 阀侧接入滤波装置时电流变换关系的分析

3.3.2 阀侧接入滤波装置时模拟式差动保护接线方案

3.3.3 阀侧接入滤波装置时微机式差动保护接线方案

3.4 新型换流变压器差动保护动作特性及整定计算

3.4.1 新型换流变压器差动保护动作特性

3.4.2 新型换流变压器差动保护整定计算

3.5 仿真验证

3.5.1 阀侧未接入滤波装置时差动保护方案验证

3.5.2 阀侧接入滤波装置时差动保护方案验证

3.7 本章小结

第4章 基于电感倒数等效电路的新型换流变压器保护原理研究

4.1 变压器励磁涌流分析

4.1.1 常规变压器励磁涌流的分析

4.1.2 新型换流变压器励磁涌流的分析

4.2 基于电感倒数等效电路的新型换流变压器保护原理研究

4.2.1 基于电感倒数等效电路的变压器保护的基本原理

4.2.2 基于电感倒数等效电路的新型换流变压器保护原理研究

4.3 仿真验证

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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