换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法技术

本发明专利技术公开换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，包括以下步骤：1)建立换流变压器负载电流解析式；2)得到开断电流应力表达式；3)建立真空有载分接开关开断电流应力解析式；4)根据真空有载分接开关开断电流应力解析式，建立真空有载分接开关开断电流变化率解析式；5)分析真空有载分接开关开断电流变化率解析式，确定开断电流变化率影响因素；6)根据开断电流变化率影响因素，对真空有载分接开关开断电流变化率进行灵敏度分析，得到各开断电流变化率影响因素对开断电流变化率的影响程度。本发明专利技术能够精确计算换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率，并对其影响因素进行定量分析。进行定量分析。进行定量分析。

【技术实现步骤摘要】
换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法


[0001]本专利技术涉及分接开关暂态特性分析领域，具体是换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法。

技术介绍

[0002]有载分接开关是换流变压器中的重要设备，能够补偿电压波动，优化换流变的控制角。不同于交流电力变压器，因换流器中电力电子器件的非线性而产生的谐波，流过换流变压器的负载电流不是正弦波，而类似于方波。
[0003]流过网侧分接开关的负载电流比电力变压器具有更高的电流变化率(di/dt)，使得切换过程中真空管上具有更高的开断电流变化率(di/dt)，加大了切换的难度。
[0004]因此，需要对换流变压器中分接开关切换时各真空管上的开断电流变化率进行解析分析，并对影响开断电流变化率的因素进行分析，为真空管的设计选型提供理论支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，包括以下步骤：
[0006]1)监测换流变压器直流侧电流，并根据直流侧电流建立换流变压器负载电流解析式；
[0007]进一步，根据直流侧电流建立换流变压器负载电流解析式的方法基于傅里叶分解法。
[0008]进一步，所述换流变压器包括Y/Y型换流变压器和Y/
△
型换流变压器，其阀侧绕组相位差30
°
；
[0009]所述Y/Y型换流变压器包括两个换流变压器；所述两个换流变压器的网侧绕组为星形联结，相位相同；所述两个换流变压器的阀侧绕组为星形联结；
[0010]所述Y/
△
型换流变压器包括两个换流变压器；所述两个换流变压器的网侧绕组为星形联结，相位相同；所述两个换流变压器的阀侧绕组为三角形联结。
[0011]进一步，当换流变压器为Y/Y型换流变压器时，换流变压器负载电流解析式如下所示：
[0012][0013]式中，ω为角频率；n表示谐波次数；n＝6k
±
1；k为正整数；φ
n
为n次谐波的初相位；X
n
为n次谐波分量；I
d
为直流侧电流；I
A1
为Y/Y型换流变压器负载电流；k1为Y/Y型换流变压器变比；O
n
为谐波电流因子；t为时间；
[0014]其中，n次谐波分量X
n
、谐波电流因子O
n
分别如下所示：
[0015][0016][0017]式中，α、μ分别表示触发角和换相角；S1、S2表示中间参量； n次谐波的初相位φ
n
＝nφ1；基波初相角
[0018]进一步，当换流变压器为Y/
△
型换流变压器时，换流变压器负载电流解析式如下所示：
[0019][0020]式中，I
A2
为Y/
△
型换流变压器负载电流；ω为角频率；n表示谐波次数；n＝6k
±
1；k为正整数；φ
n
为n次谐波的初相位；X
n
为n 次谐波分量；I
d
为直流侧电流；I
A1
为Y/
△
型换流变压器负载电流； k2为Y/
△
型换流变压器变比；O
n
为谐波电流因子；
[0021]其中，n次谐波分量X
n
如下所示：
[0022][0023]式中，O
n
为谐波电流因子。
[0024]2)对真空有载分接开关各真空管开断过程物理电路进行电路分析，得到开断电流应力表达式；
[0025]进一步，真空有载分接开关真空管包括担任主通断触头切换任务的真空管V3、担任过渡触头切换任务的真空管V1；
[0026]其中，真空管V3的开断电流应力表达式为I
V3
＝I
A
；I
V3
为真空管 V3的开断电流；I
A
为交流侧负载电流；
[0027]真空管V1的开断电流应力表达式为U
st
为真空有载分接开关第N档和第N+1档之间的极间电压；R为电阻；I
V1
为真空管V1开断电流。
[0028]3)将负载电流解析式代入开断电流应力表达式，建立真空有载分接开关开断电流应力解析式；
[0029]进一步，真空有载分接开关开断电流应力解析式包括真空管V3 的开断电流应力解析式(6)和真空管V1的开断电流应力解析式(7)，即：
[0030][0031][0032]式中，x％为极电压百分比；E
m
为相电压幅值。k为换流变压器变比。
[0033]4)根据真空有载分接开关开断电流应力解析式，建立真空有载分接开关开断电流变化率解析式；
[0034]进一步，真空有载分接开关开断电流变化率解析式包括真空管 V3的开断电流变化率解析式(8)和真空管V1的开断电流变化率解析式(9)，即：
[0035][0036][0037]式中，分别表示真空管V3、真空管V1的开断电流变化率。
[0038]5)分析真空有载分接开关开断电流变化率解析式，确定开断电流变化率影响因素；
[0039]进一步，开断电流变化率影响因素包括真空管V3开断电流变化率影响因素和真空管V1开断电流变化率影响因素；
[0040]真空管V3开断电流变化率影响因素包括直流侧电流I
d
、触发角α、换相角μ；
[0041]真空管V1开断电流变化率影响因素包括直流侧电流I
d
、触发角α、换相角μ、功率因数角φ1、级电压及过渡电阻R。
[0042]6)根据开断电流变化率影响因素，对真空有载分接开关开断电流变化率进行灵敏度分析，得到各开断电流变化率影响因素对开断电流变化率的影响程度。
[0043]进一步，各开断电流变化率影响因素对开断电流变化率的影响程度计算包括真空管V3开断电流变化率关于直流侧电流I
d
的灵敏度、真空管V3开断电流变化率关于触发角α的灵敏度、真空管V3 开断电流变化率关于换相角μ的灵敏度、真空管V1开断电流变化率关于直流侧电流I
d
的灵敏度、真空管V1开断电流变化率关于触发角α的灵敏度、真空管V1开断电流变化率关于换相角μ的灵敏度、真空管V1开断电流变化率关于功率因数角φ1的灵敏度、真空管V1 开断电流变化率关于级电压的灵敏度、真空管V1开断电流变化率关于过渡电阻R的灵敏度；
[0044]其中，真空管V3开断电流变化率关于直流侧电流I
d
的灵敏度如下所示：
[0045][0046]其中，真空管V3开断电流变化率关于触发角α的灵敏度如下所示：
[0047][0048]其中，参数Z
n
、参数Y、灵敏度分别如下所示：
[0049]Z
n
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)监测换流变压器直流侧电流，并根据直流侧电流建立所述换流变压器负载电流解析式。2)对真空有载分接开关各真空管开断过程物理电路进行电路分析，得到开断电流应力表达式。3)将负载电流解析式代入开断电流应力表达式，建立真空有载分接开关开断电流应力解析式；4)根据真空有载分接开关开断电流应力解析式，建立真空有载分接开关开断电流变化率解析式；5)分析真空有载分接开关开断电流变化率解析式，确定开断电流变化率影响因素；6)根据开断电流变化率影响因素，对真空有载分接开关开断电流变化率进行灵敏度分析，得到各开断电流变化率影响因素对开断电流变化率的影响程度。2.根据权利要求1所述的换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，根据直流侧电流建立换流变压器负载电流解析式的方法基于傅里叶分解法。3.根据权利要求1所述的换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，所述换流变压器包括Y/Y型换流变压器和Y/
△
型换流变压器，两类变压器阀侧绕组相位差30
°
；所述Y/Y型换流变压器包括两个换流变压器；所述两个换流变压器的网侧绕组为星形联结，相位相同；所述两个换流变压器的阀侧绕组为星形联结；所述Y/
△
型换流变压器两个换流变压器；所述两个换流变压器的网侧绕组为星形联结，相位相同；所述两个换流变压器的阀侧绕组为三角形联结。4.根据权利要求1所述的换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，当换流变压器为Y/Y型换流变压器时，换流变压器负载电流解析式如下所示：式中，ω为角频率；n表示谐波次数；n＝6k
±
1；k为正整数；φ
n
为n次谐波的初相位；X
n
为n次谐波分量；I
d
为直流侧电流；I
A1
为Y/Y型换流变压器负载电流；k1为Y/Y型换流变压器变比；O
n
为谐波电流因子；t为时间；其中，n次谐波分量X
n
、谐波电流因子O
n
分别如下所示：
式中，α、μ分别表示触发角和换相角；S1、S2表示中间参量；n次谐波的初相位φ
n
＝nφ1；基波初相角5.根据权利要求1所述的换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，当换流变压器为Y/
△
型换流变压器时，换流变压器负载电流解析式如下所示：式中，I
A2
为Y/
△
型换流变压器负载电流；ω为角频率；n表示谐波次数；n＝6k
±
1；k为正整数；φ
n
为n次谐波的初相位；X
n
为n次谐波分量；I
d
为直流侧电流；I
A1
为Y/
△
型换流变压器负载电流；k2为Y/
△
型换流变压器变比；O
n
为谐波电流因子；其中，n次谐波分量X
n
如下所示：式中，O
n
为谐波电流因子。6.根据权利要求1所述的换流变压器真空有载分接开关开断电流变化率分析方法，其特征在于，真空有载分接开关真空管包括担任主通断触头切换任务的真空管V3、担任过渡触头切换任务的真空管V1；其中，真空管V3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉璇，司马文霞，李志闯，杨鸣，刘蕙，张永泽，袁涛，孙魄韬，
申请(专利权)人：重庆大学西安西电变压器有限责任公司国网山东省电力公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：