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南澳柔性直流输电系统涌流抑制措施及试验分析

文档作者：李洁文档来源：广东电网有限责任公司汕头供电局		点击数：	更新时间： 2024年07月02日
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上一篇：南方电网输电线路融冰措施综述

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第3O卷第3期
2017年3月
广东电力
GUANGDONG EI CTRIC POW ER
Vo1．30 NO．3
Mar．2017
doi：10．3969／j．issn．1007—290X．2017．03．021
南澳柔性直流输电系统涌流抑制措施及试验分析
李洁
(广东电网有限责任公司汕头供电局，广东汕头515041)
摘要：南澳柔性直流输电系统在充电启动过程中因投入空载变压器而产生涌流，不仅造成交流电网电压波动，
而且影响风电场风能的输送。基于剩磁和偏磁互克原理的涌流抑制方法可通过控制断路器分、合闸角度达到涌
流抑制的目的。对采用该原理的涌流抑制装置进行试验分析，修正断路器的分、合闸时间定值与现场断路器实
际分、合闸时间一致，使断路器分、合闸角度接近目标角度90。，达到剩磁和偏磁互克的目的。试验结果验证了
涌流抑制方法的有效性和可行性。
关键词：柔性直流输电；偏磁；剩磁；励磁涌流；涌流抑制
中图分类号：TM862 文献标志码：B 文章编号：1007．290X(2017)03—01 12-04
Suppression M easures for Inrush Current of Nan’ao HVDC Flexible
Transmission System and Experimental Analysis
LI Jie
(Shantou Power Supply Bureau of Ouangdong Power Grid Co．，Ltd．，Shantou，Guangdong 515041，China)
Abstract：Inrush current produced in the process of charging startup of Nan’ao HVDC flexible transmission system due to input
of no-load transformer will not only cause voltage fluctuation of the AC power grid，but also affect delivery of wind en—
ergy．It is able to achieve the aim of inrush current suppression by controlling opening and closing angles of the breaker
based on the principle of offsetting each other between remanence and bias．Experimental analysis was conducted on the in—
rush current suppression device adopting this principle，and setting values of opening and closing time of the breaker were a—
mended to be consistent with actual opening and closing time of the breaker on the scene SO as to make opening and closing
angles of the breaker close to the target angle 90。and achieve the purpose of offsetting each other between remanence and bi—
as．Experimental results verify effectiveness and feasibility of this inrush current suppression method．
Key words：HVDC flexible；bias；remanence；excitation surge current；inrush current suppression
世界第一条多端柔性直流输电工程于2013年
12月在广东省汕头市南澳县投入运行(以下称为
“南澳多端柔性直流输电系统”)。南澳多端柔性直
流输电系统由±160 kV塑城换流站、±160 kV金
牛换流站和±160 kV青澳换流站3个站组成，其
中柔性直流输电系统的充电启动过程是由220 kV
塑城变电站通过110 kV塑换线给±160 kV塑城换
流站的换流变压器及换流阀充电完成的。
收稿日期：2016-08．07
基金项目：广东电网有限责任公司科研项目(GD20142()295)
在南澳多端柔性直流输电系统充电启动过程
中，因空载投入±160 kV塑城换流站的166 kV换
流变压器而产生涌流，引起220 kV塑城变电站
110 kV母线电压波动，同时影响了南亚风电场和
青澳风电场风能的送出。分析南澳柔性直流输电系
统充电启动过程产生涌流的原因，找到涌流抑制的
合适方法，对系统的稳定、风电能源的输送以及设
备和保护装置都有重要的意义。文献[1]和文献[2]
介绍了投入空载变压器时励磁涌流产生的机理；文
献[3]介绍了基于偏磁和剩磁互克原理的励磁涌流
抑制方法。
第3期 李洁：南澳柔性直流输电系统涌流抑制措施及试验分析
本文分析了南澳多端柔性直流输电系统充电启
动过程中涌流产生的原因，根据实际的试验数据，
介绍了采用偏磁和剩磁互克原理的励磁涌流抑制装
置在南澳多端柔性直流输电系统中应用效果。
1 南澳柔性直流输电系统充电启动过程产
生涌流的原因分析
南澳多端柔性直流输电系统通过1⋯ kV交流
线路给换流变压器及换流阀充电，换流阀处于“不
控整流充电”阶段，即换流阀闭锁状态。如图1所
示，其中±160 kV塑城换流站的换流变压器容量
为240 MW，其高压侧和低压侧电压等级分别为
166 kV和110 kV。启动电阻位于换流变压器与换
流阀之间，对柔性直流输电系统启动过程中引起的
励磁涌流不起抑制作用。
MMc 模块化多电平换流器，modular multi-level converter的
缩写。
图1 单个换流站的主接线
换流变压器合闸前，其绕组的总磁通为剩磁。
在合闸瞬间， 由于施加了电压必然会产生稳态磁
通，根据磁链守恒定理(即总磁通不能突变)，在换
流变压器内部会产生一个和稳态磁通方向相反大小
相等的暂态感应磁通，此暂态感应磁通与换流变压
器内部的剩磁合成偏磁，其在有损变压器内随时问
缓慢衰减。当偏磁与稳态磁通合成的总磁通超过饱
和磁通时，换流变压器绕组电抗陡降，产生励磁
涌流[ 。
2 涌流抑制方法及工程应用
2．1 基于剩磁和偏磁互克原理的涌流抑制装置
文献[5]和文献[6]介绍了电力变压器偏磁与剩
磁相消的原理。断路器断开电源时的分闸相位与变
压器磁路极性和数值有直接联系，而合闸相位则与
偏磁的极性和数值有关。只要能够控制变压器空载
合闸时电源电压的合闸相位，并且确定变压器末次
断电时刻磁路中的剩磁极性，就能实现剩磁与偏磁
极性相反，从而消除磁路饱和，达到抑制励磁涌流
的目的。
本文介绍的涌流抑制装置基于上述方法，取电
源侧电压为基准电压，根据断路器的合闸时间来控
制断路器的合闸角度接近上次断路器的分闸角度，
即可达到变压器偏磁与剩磁相消的目的，如图2
所示。
图2 涌流抑制装置控制原理
2．2 柔性直流输电系统启动充电过程中参数修正
在±1 60 kV塑城换流站安装基于偏磁与剩磁
互克原理，通过控制断路器分、合闸角度的励磁涌
流抑制装置。由于±160 kV塑城换流站的110 kV
断路器为三相联动机构，故取U相为控制相即可。
每个断路器的分、合闸时间有差别，需根据现场断
路器实际分、合闸时间来设置涌流抑制装置的“断
路器分、合闸时间”定值。每次合闸或者分闸后，
根据故障录波装置的波形对启动前设置的断路器
分、合闸时间进行调整，使励磁涌流抑制装置的
“分、合闸时间”定值等于或接近断路器的实际分、
合闸时间。而断路器的“分、合闸角度目标值”设置
为90。。
通过分析6次试验数据(即试验1—6)，得出
抑制效果最好的一组参数作为最终运行参数。
a)试验1。将励磁涌流抑制装置的控制模式设
置为“随机”，相当于涌流抑制装置退出运行，模拟
未使用励磁涌流抑制装置时柔性直流输电系统启动
过程励磁涌流情况。其分、合闸波形如图3和图4
所示。
图3和图4说明±160 kV塑城换流站的110
kV断路器实际合闸时间为82．0 ms，合闸角度
114 广东电力 第3()卷
受控侧电流
受控侧电流i
受控侧电流i
电源侧电压【，I】
断路器三相位置
实际合、分变位
涌流抑制装置分、
分合闸出口变位
- 60 0 60 120 180 240 300 360
t／m s
图3 柔-陛直流输电系统第1次(试验1)启动时的合闸波形
t／ms
图4 柔性直流输电系统第1次(试验1)启动时的分闸波形
317。；实际分闸时间为35．4 ms，分闸角度43．4。。
三相中U相电流最大，为4．87 kA(瞬时值)，约
为额定电流峰值的2．74倍。U相电压由64．78 kV
跌至53．69 kV，电压差值AU=11．()9 kV。
b)试验2。将励磁涌流抑制装置的控制模式
设置为“相控”，根据第1次试验得到断路器分、
合闸时间，将断路器合闸时间设为82．6 ms，分
闸时间设为35．5 ms，分、合闸角度控制目标为
90。
。 第2次启动时合闸、分闸波形如图5和图6
所示。
t／ms
图5 柔性直流输电系统第2次(试验2)启动时的合闸波形
受控侧电流iu
受控侧电流i
受控侧电流i
电源侧电压L，l】
断路器三相位置
实际合、分变位
涌流抑制装置分、
分合闸出口变位
- 60 0 60 120 18O 240 300 360
t／ms
图6 柔性直流输电系统第2次(试验2)
启动时的分闸波形
图5和图6说明±160 kV 塑城换流站的11O
kV断路器实际合闸时间为81．8 ms，合闸角度为
31．2。；实际分闸时间为35．4 ms，分闸角度为
93．3。。三相中U相电流最大，为1．79 kA(瞬时
值)，约为额定电流峰值的1倍。u相电压由65
kV跌至61．57 kV，△U=3．43 kV。
c)试验3—6。这几次试验分别根据断路器的
分、合闸实际时间进行调整，得到的数据见表1。
表1 设置角为9O。时涌流抑制的4次数据
注：表中数据条件为相控模式状态。
通过分析对比2．2节中6次启动试验数据，得
到塑城换流站断路器的实际分闸时间为35．4～
35．5 ms，实际合闸时间为80．1～82．6 ms。因此
励磁涌流抑制装置的断路器分闸时间定值设为
35．5 ms，合闸时间定值设为80 ms 7 ]。
2．3 分合闸时间定值及涌流抑制效果分析
随着涌流抑制装置合闸时间定值设置越来越接
近断路器实际动作时间，柔性直流输电系统启动过
程中引起的励磁涌流也越来越小。表1也说明，随
着励磁涌流的减小，交流电网电压从十几千伏降到
三四千伏，电压波动也越来越小。需要注意的是，
第3期 李洁：南澳柔性直流输电系统涌流抑制措施及试验分析
在第3次试验合闸时，因断路器的实际合闸时间从
81．8 ms降到80．1 ms，造成励磁涌流过大。在试
验4合闸前，将合闸时间定值调整至80．0 ms，试
验结果表明调整后的涌流抑制效果明显。
从试验可看出，励磁涌流的抑制效果与断路器
的分、合闸控制密切相关。需说明的是柔性直流输
电系统运行后，其断路器分闸的命令多数是交、直
流保护因系统故障而发的。保护动作命令断路器跳
闸是不经过励磁涌流抑制装置的，因此无法确定断
路器的分闸时刻和角度，从而无法确定变压器末次
断电时刻磁路中的剩磁极性，无法实现涌流抑制的
目的。
3 结束语
目前变压器励磁涌流抑制的方法主要是采用
基于剩磁和偏磁互克原理的励磁涌流抑制方法。
本文通过分析南澳柔性直流输电系统充电启动时
涌流产生的原因，结合剩磁和偏磁互克原理的励
磁涌流抑制方法，通过实际的验证和对比试验，
说明该方法的励磁涌流抑制效果是较好的，为柔
性直流输电工程后续涌流抑制了提供参考。需注
意的问题如下：
a)断路器有固有的分、合闸时间，因此励磁
涌流抑制装置在投入运行前，需根据所控制的断路
器的实际分、合闸时间来整定励磁涌流抑制装置的
分、合闸时问定值。因±160 kV塑城换流站断路
器的分、合闸具有离散性，6次试验结果分析此断
路器的合闸时间为80．1～82．6 ms，分闸时间为
35．4～35．5 ms。结合试验电压电流波形数据和目
前确定的励磁涌流装置定值，若此断路器在80～
81 ms之间合闸，则励磁涌流抑制效果明显，否则
涌流抑制效果不理想。
b)断路器实际分、合闸时间将会随着断路器
动作次数和老化而发生变化，因此，需要根据断路
器的实际分、合闸时间手动调整励磁涌流装置的断
路器分、合闸时间定值。
c)因为柔性直流输电系统的保护跳闸命令不
经过涌流抑制装置控制断路器分闸，所以断路器
在保护动作后的再次合闸仍将引起变压器涌流现
象。但是涌流抑制装置的合闸角度目标值设为
90。时，在合闸时，涌流装置还是能起到一定的抑
制作用。
参考文献：
Eli杨祺金．变压器励磁涌流产生机理及抑制措施[J]．科技与创
新，2015(1)：103—104．
YANG Qijin．Transformer Excitation Inrush Current Mecha．
nism and Suppression Measures FJ]．Science and Technology
and Innovation，2015(1)：103．104．
[2]柳强，余良，易宁，等．微机励磁涌流抑制器在核电主变启动
中的应用研究fJ]．电网与清洁能源，2014，30(6)：62—69．
LIU Qiang·YU Liang，YI Ning·et a1．Research and Application
of Microcomputer Magnetizing Inrush Current Suppres—
sor in Nuclear Power Main．transformer No—load ClosingrJ]．
Power System and Clean Energy，2014，30(6)：62·69．
[3]梁志豪，陈少华．变压器涌流识别技术的研究现状及趋势I-J]．
广东电力，2013，26(7)：14—17．
LIANG Zhihao，CHEN Shaohua Research Status Quo and
Trend of Transformer Inrush Current IdentificatiOn Technolo—
gYEJ]．Guangdong Electric Power，2013，26(7)：14·17．
[4]李富春，李建兵．基于EMTP／ATP的变压器建模及励磁涌流
的仿真研究I-J]．电气开关，2009(4)：48～50．
LI Fuchun，LI Jianbing． The Simulation Research of Trans—
former Modeling and Excitation Surge Based on EMTP／ATP
I-J]．Electric Switchgear，2009(4)：48—5()．
[5]由恒远，毕孝辉．基于偏磁和剩磁相消的变压器投切技术[J]．
电子技术与软件工程，2015(19)：147．
YOU Hengyuan，BI Xiaohui．Based on the Bias and Rema—
nence Cancellation of Transformer Cutting Technology[J]．E—
lectronic Technology and Software Engineering， 2015
(19)： 147．
[6]乌云高娃，刘涤尘，叶念国．基于变压器励磁涌流成因的涌流
抑制策略[J]．武汉大学学报(工学版)，2008，41(6)：
83 —86．
W UYUN Gaowa，LIU Dichen．YE Nianguo．Inrush Current
Flow Suppression Strategy Based on the Causes of Transformer
Excitation[J]．Engineering Journal of Wuhan University，
2008，41(6)：83—86．
r7] GUZMAN A，ZOCHOLL S，BENMOUYAI G，et a1．A
Current based Solution for Transformer Differential Protection，
part II：Description and Evaluation[J]．IEEE Transactions
on Power Delivery，2002，17(4)：886—893．
[8]BRONZEADO H，YACAMINI R．Phenomenon of Sympathetic
Interaction Between Transformers Caused by Inrush
Transients[J]．IEEE Proceedings，Science，Measurement and
Technology， 1995， 142(4)：323—329．
作者简介：
李洁(1985)，男，广东汕头人。工程师，工学硕士，从事继
电保护整定计算及运行管理工作。
(编辑 阚杰)

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