Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of the converter transformer valve-side bushing fault on commutation reactance protection and improvement scheme

Zhang Yanxia, Dong Guanghao, Wei Le, Ma Jinting, Du Shanshan

Archives of Electrical Engineering

|

2023

|

Vol. 72, nr 3

715--735

EN

Commutation reactance is an important component in the voltage-source converter-based high-voltage direct current (VSC–HVDC) transmission system. Due to its connection to the converter, when there is a fault occurring on the valve-side bushing of a converter transformer, the nonlinearity operation of the converter complicates the characteristics of current flowing through commutation reactance, which may lead to maloperation of its overcurrent protection. It is of great significance to study the performance of commutation reactance overcurrent protection under this fault condition and propose corresponding improvement measures to ensure the safe and stable operation of AC and DC systems. In the VSC–HVDC system with the pseudo-bipolar structure of a three-phase two-level voltage source converter, the valve has six working periods in a power frequency cycle, and each period is divided into five working states. According to the difference between the fault phase and non-fault phase of the conductive bridge arms at the time of fault occurrence, these five working states are merged into two categories. On this basis, various faults of the valve-side bushing of a converter transformer are analyzed, and the conclusion is drawn that the asymmetric fault of valve-side bushing can lead to the maloperation of the commutation reactance overcurrent protection. Based on the characteristics that the current flowing through the commutation reactance after the asymmetric fault of the valve-side bushing contains decaying aperiodic components in addition to the fundamental frequency wave, a scheme to prevent the maloperation of commutation reactance overcurrent protection is proposed, which uses the unequal of two half cycle integral values with different starting points to realize the blocking of commutation reactance overcurrent protection, and it makes up the deficiency of existing protection in this aspect. Finally, this paper builds a VSC–HVDC system simulation model in the PSCAD/EMTDC platform to verify the effectiveness of the scheme.

2

Analiza drgań i hałasu transformatorów przekształtnikowych

Majer K.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 477

1--127

PL

Zagadnienia prezentowane w rozprawie dotyczą drgań i hałasu emitowane-go przez transformatory przekształtnikowe. Podstawowym celem pracy jest stworzenie metod umożliwiających analizę drgań i hałasu emitowanego przez transformatory zasilające układy przekształtnikowe pracujące w różnych warunkach zasilania i obciążenia. Opracowano układy badawcze służące do pomiarów drgań i emitowanego hałasu przez rdzenie modelowe i transformatory trójfazowe pracujące w różnych warunkach zasilania i obciążenia (przy obciążeniu prądami sinusoidalnymi i układami prostownikowymi jedno i dwukierunkowymi, przy pracy normalnej i w stanie awaryjnym). Pomiary drgań wykonywano z wykorzystaniem czujników przyśpieszenia (piezoelektrycznych, jedno i wieloosiowych) oraz z wykorzystaniem przetworników tensometrycznych. Opracowano także układ pomiarowy pozwalający na zbadanie wpływu podmagnesowania rdzenia transformatora na jego parametry wibroakustyczne. Do pomiarów wykorzystano osiemnaście rdzeni modelowych wykonanych z blach sześciu różnych producentów (po trzy rdzenie każdego producenta). Uzyskane wyniki pomiarowe pozwoliły na ocenę powtarzalności parametrów wibroakustycznych blachy w procesie produkcji oraz określenie rozrzutu mierzonych wartości dla blach różnych producentów. Na podstawie badań eksperymentalnych zweryfikowano opracowaną metodę teoretyczną wyznaczania zawartości wyższych harmonicznych drgań magnetostrykcyjnych rdzeni transformatorów dla różnych wartości indukcji pracy (także z uwzględnieniem podmagnesowania składową stałą). Pomiary wibroakustyczne rzeczywistych trójfazowych transformatorów zasilających układy przekształtnikowe pozwoliły na określenie specyfiki generacji drgań i hałasu emitowanego przez transformator w zależności od stopnia nasycenia rdzenia i wartości prądów płynących w jego uzwojeniach. Opracowano modele matematyczne do obliczania prądów w uzwojeniach transformatorów energetycznych i przekształtnikowych pracujących w różnych warunkach zasilania i obciążenia oraz do obliczania strumienia w rdzeniach transformatorów przekształtnikowych pracujących przy podmagnesowaniu rdzenia składową stałą strumienia. Uzyskane wyniki wykorzystano jako dane wejściowe w opracowanych modelach do obliczania drgań własnych i wymuszonych rdzeni transformatorów. Obliczone amplitudy drgań wymuszonych w poszczególnych miejscach rdzenia dla rozpatrywanych warunków pracy stanowią punkt wyjścia do uproszczonych obliczeń akustycznych transformatora, z uwzględnieniem współczynników empirycznych uzyskanych podczas badań doświadczalnych w laboratorium.

EN

The monograph presents an analysis of the vibration and noise generated by converter transformers. The primary objective of this study was to develop methods for analyzing vibration and noise emitted by transformers feeding the single way converter sets (with and without submagnetization of the core) as well as bridge ones. For bridge sets the analysis was extended considering abnormal conditions of operation (disconnection of a thyristor). Laboratory setup has been developed for the measurement of vibration and noise emitted by transformers models and three-phase converter transformers. For the analysis of vibroacoustic parameters of transformer sheets the experimental investigations of several transformer models (various manufacturers) were carried out (eighteen model with square cores, coming from six manufacturers, three of the each kind). For examining the influence of submagnetizing on the vibrations of model cores, the investigations were conducted in a specially developed measuring system. The deformation of analyzed models and three-phase cores of converter transformers was measured in chosen points by an accelerometer and processed using the dedicated software. Noise was measured using microphones at several points around the test object. For all recorded measurement results, harmonics analysis of vibration and noise was carried out in the range from 50 to 1000 Hz. On the basis of experimental studies, the theoretical method to determine the content of higher harmonics of magnetostrictive vibrations was verified. For the three-phase converter transformers the factors have been identified responsible for the increase of the noise due to vibration of transformer windings with nonsinusoidal currents. Mathematical models have been developed to calculate the flux in the cores of converter transformers operating with some DC submagnetisation. In order to check mechanical proprieties of studied models, the calculations of the natural frequencies and vibration modes were obtained. Using the results of experimental studies, there were built models for the calculation of forced vibration of the core of converter transformers under different load conditions (for the excitation forces in the range of 100 to 1000 Hz). Obtained results enable approximate calculations of the acoustic noise emitted by the converter transformer.

3

Partial discharge of oil-paper insulation under DC voltage superimposed AC voltage

Zhenquan S., Xuefeng Z., Jisheng L., Chaomin G., Yanming L.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 8

312-318

PL

Izolacja transformatorów w przekształtnikach jest narażona na napięcia AC i DC. Przeprowadzono analizę wyładowań niezupełnych w izolacji z papieru olejowego w systemach napięcia stałego z obecnością składowej przemiennej. Zarejestrowano wyładowania przy użyciu oscyloskopu o paśmie 5 GHz. Badania przeprowadzona dla napięcia DC, AC oraz DC plus AC. Impulsy prądu wyładowań mają inną amplitudę, czas narastania i energię w zależności od rodzaju napięcia. Istotną sprawą jest napięcia. Zaproponowano efektywna metodą monitorowania jakości izolacji transformatorów w przekształtnikach.

EN

The insulation of converter transformer is stressed by AC and DC voltages. To investigate partial discharge (PD) characteristic of oilpaper insulation, this paper designed a power source system of DC superimposed AC voltage. The testing sample is an air gap model in the middle of an insulation cardboard. A broadband current transformer is used to measure PD current recorded by an oscilloscope with a bandwidth of 5 GHz. Experiments are performed under AC,DC only, and DC superimposed AC voltages with the sample immersed in transformer oil using electrode configurations that is parallel plate. The single PD pulses are anglicized by ORIGIN software. It is realized that the impulse current signals generated due to partial discharges under AC and DC voltages are different with amplitude, rise time, counts, duration and energy content PD pulse under AC voltage is of long duration pulse compared to that generated under DC voltage, and the PD pulse under DC superimposed AC voltage is stochastic. The key point is the moment (phase position) PD occurring moves to the zero point of the applied voltage than the case only under ac voltage. These will contribute to the development of effective PD monitoring systems for oil-insulated converter transformer.