[發明專利]一種鐵心式并聯電抗器勵磁涌流計算及安全評估方法

有效

• 申請號: 202011349752.0
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112710910B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 張磊;陳梁遠;黎大健;張玉波;趙堅;顏海俊;余長廳;焦健
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京國帆知識產權代理事務所(普通合伙) 11334
• 代理人: 劉小哲

本發明涉及電力系統高電壓技術領域，提供一種鐵心式并聯電抗器勵磁涌流計算及安全評估方法，包括如下步驟：在電抗器合閘時，計算并聯電抗器的勵磁涌流峰值；根據所述勵磁涌流峰值，獲得并聯電抗器的勵磁涌流衰減時間常數；根據所述勵磁涌流峰值及并聯電抗器鐵心結構和材料特性，分析鐵心機械結構的安全性；根據所述勵磁涌流峰值及并聯電抗器繞組的結構參數，分析繞組機械結構的安全性本發明解決了并聯電抗器在合閘過程會產生勵磁涌流現象，電抗器的一次繞組線匝間產生的相互吸引的電磁力，易造成繼電保護匝間保護、縱差保護的誤動作，無法保證電力系統安全穩定運行的問題。

技術領域

本發明涉及電力系統高電壓技術領域，具體涉及一種鐵心式并聯電抗器勵磁涌流計算及安全評估方法。

背景技術

并聯電抗器是電力系統中用于電容補償的重要電氣設備，高壓(超、特高壓)電抗器通常做成浸心式結構。一方面，電抗器承擔穩定電網的補償作用，在電力系統安全運行中不可或缺；另一方面，大型電抗器造價昂貴，經濟屬性強。因此，必須保障其安全定運行。并聯電抗器在合閘過程會產生勵磁涌流現象，勵磁涌流是并聯電抗器合閘后發生的一種正常電磁暫態過程。鐵心式并聯電抗器在投運時勵磁涌流風險體現在：

1、投運勵磁涌流易造成繼電保護匝間保護、縱差保護的誤動作。

2、電抗器本身需具有能夠承受勵磁涌流沖擊的能力，而有發生損壞；

3、因為與變壓器多繞組結構不同，并聯電抗器只有一個繞組，外部特性體現為大電感特性，勵磁涌流及衰減時間與變壓器不同。

在正常的電力運行條件下，為避免合閘電流引起油浸開關不正常跳閘，調節保護儀器時主要應考慮到變壓器合閘電流的產生。合閘電流下，一次繞組線匝間產生的相互吸引的電磁力，也是電抗器安全運行風險點。

發明內容

解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鐵心式并聯電抗器勵磁涌流計算及安全評估方法，解決了并聯電抗器在合閘過程會產生勵磁涌流現象，電抗器的一次繞組線匝間產生的相互吸引的電磁力，易造成繼電保護匝間保護、縱差保護的誤動作，無法保證電力系統安全穩定運行的問題。

技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種鐵心式并聯電抗器勵磁涌流計算及安全評估方法，包括如下步驟：

在電抗器合閘時，計算并聯電抗器的勵磁涌流峰值；

根據所述勵磁涌流峰值，獲得并聯電抗器的勵磁涌流衰減時間常數；

根據所述勵磁涌流峰值及并聯電抗器鐵心結構和材料特性，分析鐵心機械結構的安全性；

根據所述勵磁涌流峰值及并聯電抗器繞組的結構參數，分析繞組機械結構的安全性。

更進一步地，在電抗器合閘時，電抗器的勵磁涌流峰值采用下式計算：

式中，Iinr為合閘勵磁涌流峰值；Bm為鐵心工作磁密；Br為殘余磁密；Bs為飽和磁密；Sz為鐵心柱截面積；h0為窗口高；μ0為真空磁感系數；Ws為繞組匝數；Sx為繞組漏磁等效截面積。

更進一步地，在勵磁涌流峰值計算中需提前給出電抗器衡量芯柱剩磁大小的殘余感應值，對所述殘余感應值通過實驗評估得出，其中，影響其實驗評估的主要因素主要包括：電抗器斷開的狀態、電抗器內硅鋼片的飽和感應以及所述芯柱結構特性。

更進一步地，在計算勵磁涌流衰減時間常數時，先通過下式獲取電抗器鐵心的飽和電感值Lw：

式中，UΦ為系統相電壓；ω為系統角頻率；Iinr為合閘勵磁涌流峰值。