用三维有限元法计算分裂式变压器短路阻抗

为准确计算出分裂变压器高、低压绕组间的短路阻抗,首先采用ANSYS的三维静态磁标势法数值计算得出高压多并联支路与单个低压绕组间的多绕组电感矩阵,并依据电路理论将其简化为等效双绕组电感矩阵,进而得到短路阻抗百分比,并推导了高压各并联支路电流分配,最后给出一个概念设计的分裂式高温超导变压器算例。计算结果表明,低压各分裂绕组分别单独运行时,高压绕组的各并联支路电流分配不均,主要集中在与运行的低压分裂绕组紧耦合的高压支路中,故高压绕组与低压各分裂绕组间的短路阻抗主要由紧耦合的高压支路与低压分裂绕组间的漏磁路决定。     

统一潮流控制器中串联耦合变压器特性及仿真模型研究

根据UPFC系统中串联耦合变压器的功能,分析了其特殊的工作方式和特点,并给出了220 k V输电线路中串联耦合变压器的一种壳式结构方案。根据串联耦合变压器铁芯和绕组的空间几何结构,采用电路与磁路的对偶原理,将磁路模型转化为电路模型。考虑到硅钢片的非线性饱和特性,采用复数磁导率计及涡流效应,以非线性电感和电阻来等效硅钢片,分析了频率和磁导率对硅钢片等效参数的影响。基于磁路法提取漏感参数,建立了串联耦合变压器的仿真电路模型。在低压物理样机上进行空载合闸和三相不对称直流偏磁的试验与仿真计算,测量结果与计算结果基本吻合,表明了所建模型适用于串联耦合变压器暂态模拟与不对称直流偏磁特性的分析。     

变压器短路阻抗在线监测的场路耦合法仿真及试验

目前变压器短路阻抗在线监测的研究主要基于电路等效的理论推导,所采用电路模型仿真无法模拟变压器发生绕组变形时磁场的变化。为了给变压器短路阻抗在线监测装置的开发提供更加精细的仿真与实际运行数据支持,设计了绕组可轴向活动的单相双绕组油浸式变压器。根据变压器的实际参数对其进行"磁场-电路"耦合法仿真,研究计算变压器正常运行与绕组发生轴向位移情况下短路阻抗的大小,并开展相应的试验对仿真结果进行验证。得到的试验结果与仿真结果一致,表明该仿真方法能够正确仿真变压器在线运行情况;并且结果显示,当绕组发生轴向位移时短路阻抗增加。     

电力变压器绕组轴向短路力的研究

针对一台带独立调压绕组的电力变压器,用ANSYS软件建立了该变压器漏磁场的磁路耦合模型,得出了绕组漏磁场和电动力分布,应用有限元法对其漏磁场和轴向短路电动力进行了计算分析,计算结果符合电力变压器的基本特性.     

三绕组高阻抗变压器的短路阻抗计算

介绍了三绕组高阻抗电力变压器的短路阻抗的计算方法、典型的绕组布置情况和不同运行方式。给出了各种运行方式下的等值漏磁空道面积的变化情况和计算方法,并推导出了漏磁通分为方向相反的两部分时的等值漏磁空道面积计算的新方法,指出了三绕组高阻抗变压器在极限分接运行时的短路阻抗和额定短路阻抗的变化关系。将计算结果与试验值进行比较,偏差都小于2%,说明计算公式符合工程计算要求。     

220kV多绕组感应滤波变压器的性能分析与端口矩阵模型

为满足对变电站多端口谐波抑制的需求,研究了一种基于感应滤波技术的220kV多绕组电力变压器(multi-winding inductively filtered transformer,MWIFT)。感应滤波技术通过对变压器特定绕组的零阻抗设计,充分利用绕组间电磁传递特性,实现谐波双向屏蔽。首先,采用短路阻抗计算方法,结合零阻抗设计特征,推导出MWIFT各序等值电路。以此定义了零阻抗因子并讨论其对感应滤波效果的影响,进而提出了一种优化感应滤波性能的方法。进一步结合基本电路方程,建立了端口矩阵模型,并进行支路等效,提出了降阶端口矩阵模型,其能够简化潮流、短路等计算迭代步骤。最后,搭建实验平台,实验结果验证了所推导模型的正确性。同时将其应用于某工程案例短路电流计算,为MWIFT并网安全运行与推广应用奠定基础。     

基于漏电感参数的变压器绕组变形故障机理分析

运行于电网中的电力变压器,不可避免地将遭受各种短路故障的冲击,由于短路电流产生的巨大电动力和绕组的瞬间急剧发热,会造成变压器绕组变形.文章从漏磁场的分布及类型等特点分析了绕组变形的故障机理.指出绕组变形引起的磁路变化将影响漏磁场的分布状态.从而将直接导致变压器漏电感参数发生变化.同时推导了漏电感的线性磁路计算方法.进一步验证绕组变形与漏电感参数之间的物理关系.变压器绕组漏电感参数的准确实时测量将成为绕组变形监测、尤其是从离线到在线监测技术发展的新的研究方向.     

计及漏磁耦合的双绕组感应发电机稳态分析模型

针对具有特殊定子绕组结构的高低压双绕组感应发电机,提出计及定子双绕组间漏磁耦合的稳态分析模型。考虑定子2套绕组间的互漏感列写支路电压方程,引入流控电压源表示互漏电势,推导出双绕组感应发电机的稳态等值电路。通过计算流控电压源的复数控制系数,说明了稳态分析时计及定子双绕组间漏磁耦合的合理性。基于等值电路采用回路电流法列写矩阵方程,以回路阻抗矩阵的行列式绝对值为目标函数采用优化法进行求解,可以确定模型中的未知量。采用所建模型计算样机外特性和稳压电容值,计算结果与实验结果高度吻合,验证了所建稳态分析模型的正确性与准确度。     

基于变压器等值电路绕组电动力的计算

变压器发生短路故障时,绕组直接承受突变电流产生的电动力,可能导致绕组发生形变,甚至对事故进一步恶化,因此计算短路电流的大小,分析电动力的变化规律,为变压器的抗短路设计提供参考价值。基于变压器绕组的等值电路,提出一种通过有限元仿真软件求取变压器等值参数的方法,并搭建等值电路以及建立仿真模型,然后研究短路电流与电动力之间的关系。研究结果表明,仿真得到的短路电流与理论值具有高度一致性;短路发生后,轴向和辐向电动力呈一定规律分布;绕组横向漏磁呈马鞍形曲线变化,而纵向漏磁中间部位最大,两端较小。该模型能够准确的分析变压器复杂电磁环境,克服现有方法的局限性。     

电力变压器漏磁场和短路阻抗计算

建立了双绕组有载调压电力变压器三维漏磁场和等效电路模型,采用场-路耦合方法对其漏磁场和短路阻抗进行了仿真计算.     

基于自定义模型的变压器纵差动保护PSCAD仿真

为了减少变压器的继电保护设计、整定计算存在的误差,提出一种根据内部漏抗参数等值计算与短路阻抗实际参数测定相结合的方法,利用曲线拟合技术,得出变压器在不同故障条件下的精确等值短路阻抗参数。在此基础上,采用FORTRAN语言接口技术,在PSCAD/EMTDC中,结合实际数字式变压器保护装置建立了主保护及后备保护的精确短路阻抗自定义模型,并利用等值系统模型对变压器线圈内部不同位置的对地短路、匝间短路、相间短路分别进行了仿真计算。结果表明,采用新型的拟合方法及自定义元件能准确地模拟并分析变压器内部故障及继电保护装置的动作行为,为继电保护的原理设计及实际应用提供科学依据。     

60kV高频高压变压器分布参数的研究

在高压直流开关电源中,高压高频变压器是升压、传递能量和安全隔离的关键部件,其性能好坏将直接影响原边和副边电路运行。高频高压变压器的分布参数主要是漏感和分布电容。首先分析高压高频变压器分布电容产生的机理及规律,提出了四次级高压高频变压器的等效模型。然后采用解析法根据高压高频变压器的几何参数对其分布电容进行推导,并对比两种不同绕组连接方式下高压高频变压器的动态电容。最后设计一台60 kV高压高频变压器,并对其分布电容进行测试,结果与理论相符合。     

一种新的三绕组自耦变压器的非线性建模

自耦变压器的精确建模在分析变压器运行于磁饱和区域的特性时至关重要。从单相三绕组自耦变压器的电磁关系入手,推导出折算到高压侧的三绕组自耦变压器的等效电路。给出模型中的线性绕组漏阻抗参数和非线性激磁阻抗参数的计算方法,并详细介绍了利用磁等值回路图得到激磁电抗非线性电感的方法。然后给出了利用JA磁滞模型编程实现非线性电感的方法。最后通过FORTRAN语言在PSCAD中搭建三绕组自耦变压器模型。仿真结果验证了所建模型能够准确地反映自耦变压器的非线性特性。     

一种推挽式变换器的漏感影响研究

根据磁势平衡原理,研究了一种带桥式整流输出的推挽式变换器的工作波形及性能影响因素,主要结合变压器激磁电感和漏感效应,建立了变换器等效电路模型和数学解析模型,详细讨论了激磁电感跨接在变压器原边两绕组之间时,推挽变换器无漏感和漏感等效于副边侧时的物理关系和理论波形。深入分析了漏感对开关管端电压、电路输出电压和能量回馈等方面造成的影响及消除方法。通过Matlab仿真验证了有关模型及理论分析结果的正确性。     

基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算

为了有效地解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗计算时间长及多并联绕组间环流计算难等问题,结合由自感和互感描述的变压器等效电路模型,提出了一种基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及多并联绕组间环流的求解方法。该方法通过等效单匝电感矩阵求解出所有两两绕组间的短路阻抗,并结合复合短路阻抗的定义和端口条件,在Matlab软件中编写相应的通用计算程序,可一次性求解出任一所需的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流大小。最后,以某一实际12绕组变压器为例,采用所提方法对复合短路阻抗和环流进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,该方法能够准确地计算出各种短路工况条件下的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流情况,可以满足工程设计的要求。     

基于系统等值阻抗的变压器抗短路能力核算

为评估在运的大型电力变压器抗短路能力水平,确保电网安全稳定运行,文章提出了一种基于系统等值阻抗的变压器短路电流核算方法。在对变压器高中侧的外部系统进行等值基础上,通过已知的母线短路电流和变压器参数反推系统的等值阻抗,然后根据系统阻抗和变压器参数求得各种短路情况下流过变压器的短路电流。仿真及实例验证说明了算法的准确性,应用算法可以实现对变电站各种方式下短路电流的快速批量计算。使用文章提出的方法对母线短路电流、变压器并联数量等因素对变压器短路电流的影响进行了分析,并结合制造厂提供的短路电流限值对变压器的抗短路能力进行评估,为生产管理部门的技术改造提供技术参考。     

变压器匝间短路建模及其实际应用

针对变压器匝间短路问题,提出将短路绕组等效成两个不同绕组的思路,并以三绕组变压器低压侧匝间短路为例进行建模,首先把发生短路的三绕组变压器等效为四绕组变压器,然后推导变压器的中低压侧电压公式。根据公式不仅可以计算短路信息,还证明了中低压侧电压都有明显降低,且低压绕组电压降低更严重。利用建立的模型,对广西电网某220 kV变压器匝间短路事故进行Matlab仿真分析,仿真曲线及短路匝数判断与实际录波波形及检查结果吻合,验证了模型的正确性。     

用Bergeron法计算变压器线圈暂态电压分布

本文提出了变压器线圈电磁暂态分析的新方法－Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法，推导了有互感电路的等值参数和计算公式，叙述了如何形成节点导纳矩阵。实测结果与分析表明，在变压器低压线圈短路时，高压线圈与空心线圈的电感相同。根据计算与实测结果分析，提出了确定等值电路中各项参数的方法。     

变压器漏感参数的计算

由于变压器内部磁路本身的特点和励磁涌流波形受多种因素的影响,使得变压器差动保护存在多种误动的可能。功率差动原理、磁通特性识别法、等值电路参数鉴别法及基于变压器的回路方程法等摆脱了励磁涌流及过励磁的影响,实现了与差动保护不同的保护思路,但都要求预知原副边绕组电阻和漏感参数。绕组电阻可以通过测量得到,关于漏感尚无精确的求取方法。鉴于此种情况,本文提出了一种参数辨识方法,通过测量稳态瞬时电压和电流,利用最小二乘法能够快速准确辨识出原副边绕组漏感,为新型保护原理的推广奠定了基础。并且讨论了不同采样频率和截止频率下辨识结果的误差。通过电磁暂态仿真程序EMTP仿真和实际的变压器试验,验证了该算法的正确性,误差很小,具有极好的应用价值。