一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法技术

本发明专利技术涉及电力系统高电压技术领域，提供一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，包括如下步骤：在电抗器合闸时，计算并联电抗器的励磁涌流峰值；根据所述励磁涌流峰值，获得并联电抗器的励磁涌流衰减时间常数；根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器铁心结构和材料特性，分析铁心机械结构的安全性；根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器绕组的结构参数，分析绕组机械结构的安全性本发明专利技术解决了并联电抗器在合闸过程会产生励磁涌流现象，电抗器的一次绕组线匝间产生的相互吸引的电磁力，易造成继电保护匝间保护、纵差保护的误动作，无法保证电力系统安全稳定运行的问题。无法保证电力系统安全稳定运行的问题。无法保证电力系统安全稳定运行的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法


[0001]本专利技术涉及电力系统高电压
，具体涉及一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法。

技术介绍

[0002]并联电抗器是电力系统中用于电容补偿的重要电气设备，高压(超、特高压)电抗器通常做成浸心式结构。一方面，电抗器承担稳定电网的补偿作用，在电力系统安全运行中不可或缺；另一方面，大型电抗器造价昂贵，经济属性强。因此，必须保障其安全定运行。并联电抗器在合闸过程会产生励磁涌流现象，励磁涌流是并联电抗器合闸后发生的一种正常电磁暂态过程。铁心式并联电抗器在投运时励磁涌流风险体现在：
[0003]1、投运励磁涌流易造成继电保护匝间保护、纵差保护的误动作。
[0004]2、电抗器本身需具有能够承受励磁涌流冲击的能力，而有发生损坏；
[0005]3、因为与变压器多绕组结构不同，并联电抗器只有一个绕组，外部特性体现为大电感特性，励磁涌流及衰减时间与变压器不同。
[0006]在正常的电力运行条件下，为避免合闸电流引起油浸开关不正常跳闸，调节保护仪器时主要应考虑到变压器合闸电流的产生。合闸电流下，一次绕组线匝间产生的相互吸引的电磁力，也是电抗器安全运行风险点。

技术实现思路

[0007]解决的技术问题
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，解决了并联电抗器在合闸过程会产生励磁涌流现象，电抗器的一次绕组线匝间产生的相互吸引的电磁力，易造成继电保护匝间保护、纵差保护的误动作，无法保证电力系统安全稳定运行的问题。
[0009]技术方案
[0010]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0011]一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，包括如下步骤：
[0012]在电抗器合闸时，计算并联电抗器的励磁涌流峰值；
[0013]根据所述励磁涌流峰值，获得并联电抗器的励磁涌流衰减时间常数；
[0014]根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器铁心结构和材料特性，分析铁心机械结构的安全性；
[0015]根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器绕组的结构参数，分析绕组机械结构的安全性。
[0016]更进一步地，在电抗器合闸时，电抗器的励磁涌流峰值采用下式计算：
[0017][0018]式中，Iinr为合闸励磁涌流峰值；Bm为铁心工作磁密；Br为残余磁密；Bs为饱和磁密；Sz为铁心柱截面积；h0为窗口高；μ0为真空磁感系数；Ws为绕组匝数；Sx为绕组漏磁等效截面积。
[0019]更进一步地，在励磁涌流峰值计算中需提前给出电抗器衡量芯柱剩磁大小的残余感应值，对所述残余感应值通过实验评估得出，其中，影响其实验评估的主要因素主要包括：电抗器断开的状态、电抗器内硅钢片的饱和感应以及所述芯柱结构特性。
[0020]更进一步地，在计算励磁涌流衰减时间常数时，先通过下式获取电抗器铁心的饱和电感值Lw：
[0021][0022]式中，UΦ为系统相电压；ω为系统角频率；Iinr为合闸励磁涌流峰值。
[0023]而后，通过将采集并联电抗器的电阻值以及系统的电感、电阻值，带入下式计算励磁涌流峰值的参数振幅减小到50％及5％的时间值：
[0024][0025]T0.05＝10
×
T0.5
[0026]式中，T0.5为励磁电流衰减至50％的时间；T0.05为励磁电流衰减至5％的时间；Ls为系统等效电感；Rs为系统等效电阻；Rw为并联电抗器等效电阻。
[0027]更进一步地，分析铁心机械结构的安全性用于获取铁心机械强度的安全许用阀值FA，参照下式：
[0028]FA＝Min(Fab,Fad)
[0029]式中，Fab为并联电抗器铁心饼机械强度的安全许用阀值；Fad为并联电抗器铁心气隙垫块机械强度的安全许用阀值。
[0030]更进一步地，所述分析绕组机械结构的安全性用于获取绕组机械强度的安全许用阀值Fax，采用下式计算获得：
[0031][0032]式中，E0为铜的弹性模量；n为导线数；beq为导线幅向宽度；Dmw为绕组平均直径；X为连续式、螺旋式绕组的垫块覆盖系数；H为单根导线的高度r为导线的形状系数；K1为扭曲项系数；K2为分层叠置系数；K3为铜工作硬度等级的系数；K4
‑
为动态倾斜的系数。
[0033]有益效果
[0034]本专利技术提供了一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，与现有公知技术相比，本专利技术的具有如下有益效果：
[0035]本专利技术通过提供用于对高压铁心式并联电抗器的励磁涌流计算方法，通过计算电抗器在合闸时的励磁涌流峰值，以及衰减时间可用于继保定值的调整参考和电动力计算，通过分析峰值时励磁涌流产生的大电感特性对电抗器安全及稳定性的风险评估，评估包括铁心和绕组机械特性的评估两部分，两项合格可认为并联电抗器在励磁涌流冲击下具有较好的强度，如不合格则需要调整铁心和绕组的机械强度，有效地防止匝间的误动，保证电力
系统安全稳定运行。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术的计算及安全评估方法流程图；
[0038]图2为某站电抗器现场投运录波图。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]实施例：
[0041]本实施例提出一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，参照图1，包括如下步骤：
[0042]步骤1：在电抗器合闸时，计算并联电抗器的励磁涌流峰值；
[0043]步骤2：根据励磁涌流峰值，获得并联电抗器的励磁涌流衰减时间常数；
[0044]步骤3：根据励磁涌流峰值及并联电抗器铁心结构和材料特性，分析铁心机械结构的安全性；
[0045]步骤4：根据励磁涌流峰值及并联电抗器绕组的结构参数，分析绕组机械结构的安全性。
[0046]对高压铁心式并联电抗器的励磁涌流计算方法，通过计算电抗器在合闸时的励磁涌流峰值，以及衰减时间可用于继保定值的调整参考和电动力计算，通过分析峰值时励磁涌流产生的大电感特性对电抗器安全及稳定性的风险评估，通过评估包括铁心和绕组机械特性的评估两部分，两项合格可认为并联电抗器在励磁涌流冲击下具有较好的强度。
[0047本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，其特征在于，包括如下步骤：在电抗器合闸时，计算并联电抗器的励磁涌流峰值；根据所述励磁涌流峰值，获得并联电抗器的励磁涌流衰减时间常数；根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器铁心结构和材料特性，分析铁心机械结构的安全性；根据所述励磁涌流峰值及并联电抗器绕组的结构参数，分析绕组机械结构的安全性。2.根据权利要求1所述的一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，其特征在于，在电抗器合闸时，电抗器的励磁涌流峰值采用下式计算：式中，Iinr为合闸励磁涌流峰值；Bm为铁心工作磁密；Br为残余磁密；Bs为饱和磁密；Sz为铁心柱截面积；h0为窗口高；μ0为真空磁感系数；Ws为绕组匝数；Sx为绕组漏磁等效截面积。3.根据权利要求2所述的一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，其特征在于，在励磁涌流峰值计算中需提前给出电抗器衡量芯柱剩磁大小的残余感应值，对所述残余感应值通过实验评估得出，其中，影响其实验评估的主要因素主要包括：电抗器断开的状态、电抗器内硅钢片的饱和感应以及所述芯柱结构特性。4.根据权利要求1所述的一种铁心式并联电抗器励磁涌流计算及安全评估方法，其特征在于，在计算励磁涌流衰减时间常数时，先通过下式获取电抗器铁心的饱和电感值Lw：式中，UΦ为系统相电压；ω为系统角频率；Iinr为合闸励磁涌流峰值。而后，通过将采集并联电抗器的电阻值以及系统的电感、电阻值，带入下式计算励磁涌流峰值的参数振幅减小到50％及5％的时间值：T0.05＝10

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，陈梁远，黎大健，张玉波，赵坚，颜海俊，余长厅，焦健，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：