[发明专利]一种海洋核动力平台串接小容量变压器预充磁方法

说明书

本发明公开了一种海洋核动力平台串接小容量变压器预充磁方法，属于海洋核动力平台电网设计规划领域。本发明按照工作变压器预充磁电压与合闸电源电压预同步原则，并结合海洋核动力平台对励磁涌流极端安全性需求及备用变压器需求，规范预充磁电路结构及预充磁变压器接线方式，克服传统方法受合闸角的影响；本发明构建了涌流抑制函数，为量化求解最佳预充磁变压器容量提供实用工具；本发明给出合闸操作时间间隔的确定方法，规范预充磁合闸操作过程。总体而言，本发明从预充磁电路结构、预充磁变压器接线方式、容量、合闸时间间隔等方面提出了一套规范、有效的海洋核动力平台预充磁变压器选取及合闸控制方法。

技术领域

本发明属于海洋核动力平台电网设计规划领域，更具体地，涉及一种海洋核动力平台串接小容量变压器预充磁方法。

背景技术

海洋核动力平台是海上移动式小型核电站，是船舶工程、核能工程与电力工程的有机结合。海洋核动力平台电力系统是一个集发电、站内供电和外送电能高度集成的系统，站内核反应堆负荷对电能质量和供电连续性有较高要求。在站内低压系统辅汽轮发电机故障或供电不足时，需要由中压系统主汽轮发电机经变压器为站内系统供电，但变压器空投时会产生励磁涌流。励磁涌流会使变压器漏磁场增大，引起绕组轴向力和辐向力的增大，对绕组及周围结构件造成影响或损伤，严重时将影响变压器的运行。由于海洋核动力平台电力系统结构紧凑，具有极端安全性要求，因此需要结合核动力平台电力系统特点采取有效的励磁涌流抑制措施，保证其安全可靠运行。

目前电力系统中常用的励磁涌流抑制方法包括改变变压器绕组结构、控制合闸初相角、预充磁等。其中，改变变压器绕组结构将导致变压器体积变大，效率降低；控制合闸初相角方法依赖于变压器铁芯剩磁的精确测量，且断路器需要具有分相合闸功能，难以在海洋核动力平台中应用。

目前在大型船舶电力系统中，广泛采用预充磁技术抑制合闸励磁涌流，包括在变压器合闸回路中串接电阻或串接小容量变压器。串电阻预充磁方法操作简单，但涌流抑制效果较差。串接小容量变压器预充磁方法在预充磁电路结构选取得当时，预充磁变压器可作为核反应堆负荷的备用电源，具有较好的应用前景。但目前的研究及工程应用缺乏完整的预充磁变压器选取方案及合闸操作控制规范，未指出各预充磁电路结构的适用场合，无法有效选取最佳预充磁电路结构；未考虑预充磁变压器接线方式的影响，导致在实际应用中受合闸角影响严重，若合闸角选取不当，仍会产生较大幅值的励磁涌流；缺乏有效的预充磁变压器容量计算方法，无法最大程度抑制励磁涌流；未给出预充磁合闸操作过程中的合闸时间间隔选取方法，在实际工程应用中缺乏操作规范。

综上，对于海洋核动力平台电力系统而言，串接小容量变压器预充磁方法缺乏完整的预充磁变压器选取方案及合闸操作控制规范，无法满足核动力平台电网的设计及运行要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种海洋核动力平台串接小容量变压器预充磁方法，其目的在于规范海洋核动力平台预充磁变压器的选取方法及预充磁合闸操作过程控制方法，从而提高励磁涌流抑制效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种一种海洋核动力平台串接小容量变压器预充磁方法，包括：

S1.根据预充磁电压与合闸电源电压预同步原则，结合海洋核动力平台对励磁涌流极端安全性需求及备用变压器需求，选取最佳的串接小容量变压器预充磁电路结构；

S2.基于所选预充磁电路结构，以实现预充磁电压和合闸电源电压相位预同步为原则，选取预充磁变压器绕组接线形式；

S3.以三次合闸时励磁涌流峰值之和最小为目标构建涌流抑制函数，确定预充磁变压器容量；

S4.根据工作变压器建立稳态磁通的最短时间确定各次合闸操作的时间间隔。

进一步地，步骤S1具体包括：

针对原边预充磁电路结构和副边预充磁电路结构，以预充磁变压器能够作为备用电源为标准选取；