專利名稱：：一種特高壓變壓器的動態模擬方法
技術領域：
：本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種特高壓變壓器的動態模擬方法。
背景技術：
：晉東南一南陽一荊門lOOOkV交流特高壓示范工程是我國第一條交流特高壓試驗示范工程線路。它在我國電力網絡建設及發展史上有著舉足輕重的地位。該工程中所使用的特高壓變壓器不同于以往的自藕變壓器，其結構采用主體與調壓變壓器分體的思想設計。建立1000kV交流特高壓變壓器的動態模擬系統并對其進行特性分析研究是極為必要的。建立lOOOkV交流輸電系統的特高壓變壓器動態模擬系統可以對特高壓變壓器繼電保護裝置進行動態模擬檢測試驗，為研究特高壓變壓器暫態特性對繼電保護裝置的影響提供科學依據，為1000kV輸電系統特高壓變壓器繼電保護裝置的設計、選型、運行提供試驗條件。
發明內容本發明提出了一種特高壓變壓器的動態模擬方法，具有以下步驟-(1)以特高壓模擬變壓器原型為基礎進行模擬變壓器的結構設計，建立模擬變壓器模型，其具有主體變壓器、調壓變壓器和補償變壓器，所述調壓變壓器與補償變壓器分別由兩個小容量的雙繞組變壓器模擬，并與主體變壓器之間通過外接線連接，在變壓器不同部分裝設7組電流互感器CT;(2)將上述模擬變壓器模型設置為兩種調壓方式一種是主體變壓器利用中性點側分接頭獨立實現調壓的方式，另一種是主體變壓器與調壓變壓器及補償變壓器配合進行調壓的方式，從而實現進行分體調壓；(3)以特高壓模擬變壓器原型為基礎結合動態模擬試驗系統的電壓水平，進行所述模擬變壓器模型的模型參數的設置，包括確定所述模擬變壓器模型主體的容量、變比、調壓抽頭和短路電壓百分數，以及確定所述模擬變壓器模型的調壓變和補償變的容量、變比、調壓抽頭、短路電壓百分數；(4)確定所述模擬變壓器模型中各電流互感器CT的配置及變比；(5)利用建立的所述模擬變壓器模型試驗系統進行以下試驗項目1)區內外金屬性短路故障及區外斷線故障試驗；2)大電流短路故障試驗；3)經過渡電阻故障試驗；4)變壓器匝間短路試驗；5)勵磁涌流試驗；6)手合斷路器于故障變壓器試驗；7)發展性故障試驗；8)投切110kV側電容、電抗器試驗；9)系統振蕩及振蕩中再發生故障試驗；10)TA、TV斷線及TA飽和試驗;11)調壓變及補償變匝間短路故障試驗；12)調節調壓抽頭后重復區內外金屬性故障試驗。本發明的方法其特征還在于將所述模擬變壓器模型繞組抽頭設置為高壓側、中壓側和低壓側均設置繞組抽頭，主體變壓器中性點側設置匝間短路抽頭，可模擬1%10%的匝間短路故障，所述調壓變壓器與補償變壓器的一、二次繞組上均設置匝間短路抽頭。本發明具有以下的優點1、整體結構設計簡潔，絕緣可靠性好，并實現對原形的良好模擬。2、電流互感器CT配置全面合理，能滿足實際應用中主變，調壓變，補償變保護及測量的要求。3、高、中、低壓側分抽頭的合理設置,可以靈活實現主體變壓器獨立調壓和分體調壓兩種調壓方式。4、在主變、調壓變、及補償變的繞組上靈活設置匝間短路抽頭，可以進行滿足檢測要求的(1%10%)匝間短路。5、與實際主變、調壓變、及補償變一致的短路電壓百分數。其它各項參數均按原型折算到模型值。6、設計中以1000kV模擬變壓器參數要求為主，同時兼顧了500kV模擬變壓器的參數要求。圖1是依據本發明的特高壓變壓器模擬方法流程圖2是IOOOW模擬變壓器繞組抽頭布置圖3是lOOOkV模擬變壓器電流互感器電流互感器CT配置圖;圖4是lOOOkV變壓器保護動模試驗系統接線圖。具體實施例方式基于晉東南-南陽-荊門交流特高壓試驗示范工程中應用的特高壓變壓器的原形結構，設計了能夠準確模擬lOOOkV交流輸電系統要求的特高壓變壓器模型。基于主體變壓器、調壓變壓器和補償變壓器三部分組成，利用兩個小容量的雙繞組變壓器模擬分體調壓中的調壓變壓器和補償變壓器。主體變壓器可以利用中性點側分接頭獨立實現調壓，又可與調壓變壓器及補償變壓器配合使用，實現分體調壓。設計中同時兼顧了500kV模擬變壓器的參數要求，設計出靈活的繞組抽頭與電壓調節對應關系。設置7組電流互感器CT以滿足動態模擬試驗中各種變壓器保護的需求，設置匝間短路抽頭，可以模擬1%10%的匝間短路故障。建立1000kV交流特高壓變壓器保護動態模擬系統如圖4所示，對特高壓變壓器的暫態特性進行試驗研究，并能夠為所模擬系統繼電保護裝置的設計和選型提供試驗條件。本發明的方法主要包括以下內容1、特高壓模擬變壓器在結構上由主體變壓器、調壓變壓器和補償變壓器組成。調壓變壓器與補償變壓器分別用兩個小容量的雙繞組變壓器模擬，它們與主變之間通過外接線連接。2、電流互感器CT的配置在變壓器不同部分裝設7組電流互感器CT，可以滿足變壓器各部分保護的測試需求。3、調壓方式主體變壓器可以利用中性點側分接頭獨立實現調壓，又可以與調壓變壓器及補償變壓器配合使用，實現分體調壓。4、繞組抽頭的設置高壓側、中壓側和低壓側均設置繞組抽頭，主體變壓器中性點側設置匝間短路抽頭，可以模擬1%10%的匝間短路故障。調壓變及補償變的一、二次繞組上均設置匝間短路抽頭供試驗時使用。5、短路電抗值的要求與實際運行的大容量的三繞組變壓器有相同的短路電壓百分數。6、使用建立的上述特高壓變壓器模型模擬試驗系統進行試驗。變壓器保護動模試驗系統接線如圖4所示，模擬系統中發電機組為送電端(晉東南)，通過一條總長為654公里的1000kV線路送至荊門母線。荊門母線接入1000kV等值系統3W，其短路容量為92000MVVA;1W為等500kV等值系統，其短路容量大方式為31000MVA;小方式為23000MVA。試驗中除振蕩中1W短路容量為小方式外，其他情況下1W均為大方式。110kV的母線上接有電容和電抗補償，其中電抗補償容量為240MVA;電容補償電容量為240MVA。故障點K5、K4，K2分別為高、中、低壓側內部故障點；K12、Kll、K9分別為高、中、低壓側外部故障點；K6為高壓繞組匝間短路故障點。主變壓器的電流互感器TA的配置情況為高壓側配置變比為3000/1的開關TA1;中壓側配置變比為5000/1的開關TA2;低壓側配置變比為4000/1的開關TA3及變比為4000/1的套管TA4。公共繞組配置變比為2500/1的套管TA5。補償變的TA的配置情況為補償變的勵磁繞組側(與調壓變的調壓繞組并聯的繞組)配置1000/1的套管TA6。調壓變的TA的配置情況為調壓變的勵磁繞組側(與主變低壓繞組并聯的繞組)配置1000/1的套管TA7。以上TA配置圖見圖3。圖2是1000kV模擬變壓器繞組抽頭布置圖，其繞組抽頭、電壓對應關系表參見表l-3。動模試驗室已利用設計的特高壓模擬變壓器進行了特高壓變壓器保護裝置的選型及檢測試驗，參見表4。表1高壓側繞組抽頭、電壓對應關系表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注高壓串聯繞組的額定匝數為382匝。高壓繞組總匝數指中性點在額定抽頭，公共繞組為382匝時的總匝數。表2中壓側繞組抽頭、電壓對應關系表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注中壓繞組的額定匝數為382匝表3低壓側繞組抽頭、電壓對應關系表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>此處己經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來說在不脫離本發明的范圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發明的范圍的限制，本發明的范圍由所附的權利要求定義。權利要求1、一種特高壓變壓器的動態模擬方法，其特征在于具有以下步驟(1)以特高壓模擬變壓器原型為基礎進行模擬變壓器的結構設計，建立模擬變壓器模型，其具有主體變壓器、調壓變壓器和補償變壓器，所述調壓變壓器與補償變壓器分別由兩個小容量的雙繞組變壓器模擬，并與主體變壓器之間通過外接線連接，在變壓器不同部分裝設7組電流互感器CT；(2)將上述模擬變壓器模型設置為兩種調壓方式一種是主體變壓器利用中性點側分接頭獨立實現調壓的方式，另一種是主體變壓器與調壓變壓器及補償變壓器配合進行調壓的方式，從而實現進行分體調壓；(3)以特高壓模擬變壓器原型為基礎結合動態模擬試驗系統的電壓水平，進行所述模擬變壓器模型的模型參數的設置，包括確定所述模擬變壓器模型主體的容量、變比、調壓抽頭和短路電壓百分數，以及確定所述模擬變壓器模型的調壓變和補償變的容量、變比、調壓抽頭、短路電壓百分數；(4)確定所述模擬變壓器模型中各電流互感器CT的配置及變比；(5)利用建立的所述模擬變壓器模型試驗系統進行以下試驗項目1)區內外金屬性短路故障及區外斷線故障試驗；2)大電流短路故障試驗；3)經過渡電阻故障試驗；4)變壓器匝間短路試驗；5)勵磁涌流試驗；6)手合斷路器于故障變壓器試驗；7)發展性故障試驗；8)投切110kV側電容、電抗器試驗；9)系統振蕩及振蕩中再發生故障試驗；10)TA、TV斷線及TA飽和試驗；11)調壓變及補償變匝間短路故障試驗；12)調節調壓抽頭后重復區內外金屬性故障試驗。2、如權利要求1所述的方法，其特征在于將所述模擬變壓器模型繞組抽頭設置為高壓頂U、中壓側和低壓側均設置繞組抽頭，主體變壓器中性點側設置匝間短路抽頭，可模擬1%10%的匝間短路故障，所述調壓變壓器與補償變壓器的一、二次繞組上均設置匝間短路抽頭。全文摘要本發明基于晉東南-南陽-荊門交流特高壓試驗示范工程中應用的特高壓變壓器的原形結構，設計了能夠準確模擬1000kV交流輸電系統要求的特高壓變壓器模型。該模型基于主體變壓器、調壓變壓器和補償變壓器三部分組成，利用兩個小容量的雙繞組變壓器模擬分體調壓中的調壓變壓器和補償變壓器。主體變壓器可以利用中性點側分接頭獨立實現調壓，又可與調壓變壓器及補償變壓器配合使用，實現分體調壓。設置7組電流互感器CT以滿足動態模擬試驗中各種變壓器保護的需求，設置匝間短路抽頭，可以模擬1％～10％的匝間短路故障。對特高壓變壓器的暫態特性進行試驗研究，并能夠為所模擬系統繼電保護裝置的設計和選型提供試驗條件。文檔編號G01R31/00GK101419266SQ20081022784公開日2009年4月29日申請日期2008年12月1日優先權日2008年12月1日發明者周澤昕,李仲青,杜丁香申請人:中國電力科學研究院