交直流混合激励下变压器用叠片式磁构件杂散损耗问题的数值模拟及实验验证

基于TEAM-P21c基准模型深入研究交直流混合激励下变压器中叠片式磁构件杂散损耗的数值模拟及实验验证方法.考虑空载、负载条件下线圈损耗的差异,提出一种基于实验确定结构件杂散损耗的改进方法.搭建硅钢叠片磁特性、损耗特性测量系统,提出可考虑偏置磁场影响的铁损模型,并用于计算三维漏磁场激励下的叠片式磁构件的杂散损耗.通过磁场、损耗的仿真与实验结果对比,验证了该文方法的有效性.最终基于仿真及测量结果,分析了直流偏置磁场对杂散损耗的影响,得到了交直流混合激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响.     

无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的应用

为研究无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的适用性,文中基于国际TEAM Problem 21基准族下的磁屏蔽基准模型P21c-M1和P21-M1,对在不同激励条件下无取向硅钢片制成的磁屏蔽的损耗特性和磁通分布特征进行研究,并与传统电力变压器普遍采用的取向磁屏蔽的磁性能进行对比分析。研究结果表明,由无取向硅钢片制成的无取向磁屏蔽对模拟电力变压器油箱壁的导磁钢板的屏蔽效果和取向硅钢片制成的取向磁屏蔽的屏蔽效果基本相同,且价格更为低廉。同时,基于结构件中杂散损耗的计算问题,提出了一种测量与仿真相结合的方法,通过与传统杂散损耗测量方法的对比,验证了该杂散损耗计算方法的有效性。     

电力变压器两种磁屏蔽中磁通及损耗的仿真分析与验证

本文提出了一种精确测量变压器结构件杂散损耗的实验方法。该方法通过引入两个漏磁补偿线圈,使得空载条件下的漏磁分布与负载条件下漏磁分布更为接近,从而改善了传统杂散损耗测量方法中由于漏磁分布不同所造成的空载线圈损耗与负载线圈损耗存在差别的情况。通过该方法可以更为准确地测量结构件的杂散损耗。分别对两种不同结构形式的磁屏蔽以及导磁钢板进行了测量与仿真,得到了两种磁屏蔽以及导磁钢板在不同激励条件下的杂散损耗。考察了沿硅钢叠片方向磁通的分布情况,通过对比测量结果与计算结果,证明了所提出的实验方法与计算方法的有效性。本文所提出的方法,可用于不同工况条件下电磁场和损耗计算方法的有效性验证。     

基于漏磁补偿的变压器结构件损耗与磁通分布研究

为研究电力变压器内部由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,提出并设计了基于漏磁补偿的试验模型,考察了不同磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布。通过试验研究和数值计算获得了电力变压器不同类型屏蔽结构中的杂散损耗和磁通密度分布情况,并进行了对比分析。提出了采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的实用措施。在不同激励条件下,测量得到的损耗结果和仿真结果具有很好的一致性,说明了提出的结构件杂散损耗试验研究和仿真分析方法的有效性。试验和仿真结果同时表明:在相同的漏磁通激励条件下,立式磁屏蔽相对平式磁屏蔽的损耗值更低,以磁屏蔽中心工作磁通密度1.5 T为例,立式磁屏蔽的损耗约为平式磁屏蔽损耗的20%左右。     

HVDC中电力变压器直流偏磁屏蔽效应研究

为了研究高压直流输电系统(HVDC)中电力变压器发生直流偏磁状况时,由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,本文提出并建立了基于漏磁补偿的实验模型进行了详细地实验研究和仿真分析。重点考察不同直流偏磁激励下变压器磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布,研究交流激励源和直流激励源之间的交叉作用对屏蔽构件损耗特性的影响。通过详细的模型实验分别获得了电力变压器磁屏蔽构件在标准的正弦激励作用和不同直流偏置磁场强度作用时的损耗和磁通分布情况并进行了对比分析。提出采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的工程实用措施。不同直流偏磁激励条件下模型杂散损耗的计算结果和测量结果具有较好的一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器磁屏蔽的性能指标。     

谐波激励下变压器结构件杂散损耗的模拟与验证

基于TEAM (testing electromagnetic analysis methods)Problem 21基准模型,从实验和仿真计算两方面系统地研究多谐波激励下变压器结构件杂散损耗建模与验证方法。考虑线圈涡流损耗的影响,提出一种基于实验更准确地确定结构件杂散损耗的改进方法。搭建硅钢叠片磁、损耗特性测量系统,基于测量数据建立多谐波激励下的损耗模型并予以验证。基于P21C-M1和P21C-EM1模型分别进行谐波激励下导磁和非导磁构件杂散损耗的数值模拟,磁场及损耗结果对比验证了方法的有效性。基于仿真及测量结果,分析谐波对杂散损耗的影响,得到谐波激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响。     

一种确定交直流混合激励电磁构件杂散损耗的有效方法

交直流混合激励条件下,大型电磁装置构件中杂散损耗的分析与验证,以及如何有效降低杂散损耗在产品分析与设计中备受关注。平波电抗器是高压直流输电系统(HVDC)中重要的电气装备之一,其工作时绕组中通过较大的直流电流以及高次谐波电流(交直流混合激励)。本文从实验与仿真分析两方面系统地研究交直流混合激励时,导磁钢板中杂散损耗有效、实用的确定方法,并通过已建立的国际基准模型进行相关验证。提出采用间接处理方法准确确定平波电抗器类电磁装备结构件中杂散损耗的工程实用措施,所得结果可为产品电磁设计提供参考。     

基于平波电抗器模型的交直流混合激励条件下硅钢叠片磁性能的模拟与验证

基于一种外叠片框式平波电抗器模型,研究了交直流混合激励条件下硅钢叠片结构的三维瞬态电磁分析方法,考察了叠片框中的局部磁通密度与线圈表面的法向漏磁。提出了一种适合于工程应用的交直流混合激励条件下叠片框的非均匀磁损耗的简化计算方法,该方法通过为划分的各个子区域赋予相应工况的损耗曲线来考虑叠片框中偏磁磁场分布不均匀导致的局部损耗差异。通过对比磁场以及损耗的计算结果与实验结果,证明了磁场分析方法与所提出的损耗计算方法的有效性。     

HVDC中电力变压器非导磁构件谐波杂散损耗问题研究

为研究高压直流输电系统(HVDC)换流变压器中非导磁构件杂散损耗的分布,文中基于TEAMProblem 21基准族中的P21a-0的简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析,详细考察了不同激励下变压器中非导磁结构件杂散损耗的分布。针对不同频率的单一正弦激励和谐波激励,分别进行了详细的实验研究和数据分析。提出采用瞬态场法求解谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗的实用措施,不同谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗计算值与实验值具有较好的一致性。研究结果表明,在激励电流有效值相等的条件下,谐波电流含量越高非导磁钢板中涡流损耗越大;但是,谐波电流相位的变化不会对非导磁钢板中杂散损耗产生影响,这与导磁钢板的谐波磁损耗特性有明显差异。所得结果、结论有助于通过优化设计提高变压器的性能。     

高压自耦变压器的涡流损耗计算与屏蔽措施

为应对大型电力变压器漏磁场及杂散损耗问题,采用三维非线性涡流场有限元分析方法,以1台高压自耦变压器为研究对象,引入B-H曲线来描述非线性材料的磁特性,对变压器结构件进行了漏磁场及涡流损耗计算。采用屏蔽措施之前,油箱及夹件等结构件涡流损耗及涡流损耗密度较大,容易引起局部过热问题并且影响变压器正常运行。通过进一步分析,给出了油箱磁屏蔽、夹件L型磁屏蔽和肺叶式磁屏蔽等降低杂散损耗的措施,以及多种屏蔽形式对漏磁场及结构件涡流损耗的影响。结果表明对电力变压器油箱、夹件等结构件采取合理的磁屏蔽措施能够有效地降低杂散损耗并消除热点,不同屏蔽形式对其周围结构件涡流损耗及漏磁场具有不同影响。     

电力变压器中不同磁屏蔽的建模、仿真和基准化实验验证

大型电力变压器中的磁屏蔽和电磁屏蔽可控制绕组产生的漏磁通的分布,避免金属构件中的杂散损耗(包括涡流损耗和磁滞损耗)过度集中导致局部过热,引起绝缘部件受损,进而有效地节能降耗,提高运行的可靠性。本文对电力变压器产品中采用的平板式和立式两种不同叠积方式构建的磁屏蔽进行三维建模仿真计算,重点考察研究并比较了平板式和立式磁屏蔽的磁密分布和损耗;进一步改进了测量磁屏蔽损耗的实验平台,为构件杂散损耗测量提供了更合理的漏磁通补偿条件;验证了建模和仿真计算的有效性。本文结果对优化变压器磁屏蔽设计具有重要的参考价值。     

谐波激励下变压器铜屏蔽杂散损耗的计算和验证

通过参考IEC61378-2标准提供的换流变压器谐波损耗计算方法,得出计算变压器铜屏蔽杂散损耗的解析公式。基于P21~c-EM1简化模型,采用一种新的杂散损耗测量方法,即通过模型总损耗测量值减去模型激励线圈损耗的精确仿真值得到结构件中的损耗,以此作为实验值,对解析公式计算的结果进行验证。结果表明:铜板的基波损耗计算结果与实验值基本一致;基波叠加多次谐波激励下的铜板损耗与各次谐波单独激励下的铜板损耗之和大致相同;在激励电流频率相同的情况下,铜板杂散损耗与电流大小的平方满足一定的比例关系;在激励电流大小相同的情况下,铜板损耗与电流频率的0.8次方不满足IEC标准给出的频率特性。基于此,引入一个考虑磁场分布的修正因子对频率特性进行修正,通过修正结果与实验值的对比验证了修正因子的合理性。     

复杂激励条件下变压器结构件杂散损耗的测量方法

复杂激励条件下,变压器绕组引起的漏磁场在结构件中会产生杂散损耗造成局部过热,严重时会产生运行事故,对结构件杂散损耗的精准测量方法以及采取有效措施降低损耗已经成为变压器结构设计和优化中备受关注的问题。基于TM21实验模型,提出一种将实验测量和仿真精准计算相结合的办法对复杂激励条件下变压器结构件杂散损耗的测量方法。该方法可以为变压器及平波电抗器类产品设计与优化提供有效帮助。     

交直流混合激励下取向硅钢片磁滞及损耗特性模拟方法

该文对交直流混合激励下(既含偏磁又含谐波)取向硅钢叠片的动态、静态磁滞特性和损耗特性进行测量,分析激励中不同因素(如直流偏磁磁场强度、谐波次数)对损耗的影响规律.提出基于非对称极限磁滞回线的Preisach模型参数辨识方法,实现静态磁滞回线的准确模拟.提出交直流混合激励下异常损耗模拟及其参数提取方法,并基于损耗分离和场分离的等效关系,得到交直流混合激励下的Preisach动态磁滞模型.通过仿真和实验结果的对比,验证了该方法的有效性和准确性.     

基于TEAM P21基准模型的杂散损耗测量方法研究与验证

基于TEAM P21基准模型,结合电磁场仿真软件,对不同频率下导磁构件的杂散损耗问题进行了实验及仿真计算研究。在TEAM P21基准问题中,由于导磁构件会对励磁线圈的漏磁通带来影响,所以传统的通过负载(励磁线圈加结构件)损耗减掉空载(励磁线圈)损耗得到的导磁构件损耗会带来一定误差。为避免此误差,提出了一种测量导磁结构件杂散损耗的新方法,即在仿真软件可对励磁线圈(铜线圈,线性材料)损耗进行较准确计算的前提下,通过仿真计算得到有空载及负载工况条件下的励磁线圈损耗差并对实验结果进行修正。所提出的测量方法和获得的实验数据有助于得到更准确的导磁构件杂散损耗实验结果并有助于提高仿真计算的准确性。     

大型变压器屏蔽涡流场中杂散损耗的研究

主要研究在大型变压器设计中如何通过加入磁屏蔽和电磁屏蔽结构来有效地减少杂散损耗,同时,为了简化结构并且还要切中杂散损耗的基本特征,建立了两组基于工程的基准屏蔽模型,这两组模型用来定量地研究通过加入屏蔽构件来有效地降低杂散损耗及模拟典型屏蔽的电磁行为,同时也可以验证使用的电磁分析方法的实用性和有效性。     

不同频率激励下变压器铜屏蔽中涡流损耗的研究

为了研究高压输电系统电力变压器铜屏蔽中涡流损耗的分布,基于TEAM Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析。采用不同的建模方法对多种工况下激励线圈欧姆损耗进行计算并与测量值对比,得出线圈整体建模无法计算漏磁通在导体本身产生的涡流损耗,线圈单匝建模可以很好地反应实际工况。系统地介绍了变压器结构件杂散损耗传统测量方法以及分析了其缺陷,基于传统的测量方法介绍了一种新的测量方法,即采用实验模型总的损耗测量值减去实验模型中激励线圈损耗的精确计算值得出结构件中的损耗。多种激励条件下铜屏蔽中涡流损耗的计算值与测量值具有较好的一致性,从而验证了该方法的有效性。所得的结果、结论有助于电力变压器、平波电抗器等装置屏蔽结构的优化设计。     

无取向立式磁屏蔽的性能分析和实验研究

本文基于P21c-M1磁屏蔽模型,对工频下不同电流激励无取向立式磁屏蔽和取向立式磁屏蔽的屏蔽效果进行对比分析,研究无取向磁屏蔽在变压器磁屏蔽中的适用性。本研究中,采用激励线圈精确建模的方式,从总损耗中分离出激励线圈负载损耗,从而得到较为准确的磁屏蔽构件的损耗值。实验和仿真结果表明,在相同电流激励下,由于两种硅钢片的磁性能差异,无取向立式磁屏蔽的屏蔽效果相较于取向立式磁屏蔽有微小的差异。     

高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析

针对一种新型的器身磁屏蔽——肺叶磁屏蔽自身以及其在变压器中的设计问题,以一台容量为334MV?A、带有肺叶磁屏蔽的单相自耦变压器为研究对象,首先应用三维频域非线性有限元法分析了肺叶磁屏蔽对变压器结构件、绕组区域漏磁场以及杂散损耗的影响;然后,以漏磁场分析以及杂散损耗计算为手段,以变压器油箱、夹件、拉板、油箱屏蔽以及肺叶磁屏蔽的磁感应强度(或损耗密度)作为观测目标,研究肺叶磁屏蔽安装位置以及尺寸对变压器漏磁场的影响,并通过负载损耗试验将有限元计算所得结果与实验值进行对比,验证分析的有效性;最后,针对肺叶磁屏蔽自身可能出现的局部过热问题,设计三种不同的肺叶磁屏蔽油路结构,基于有限体积法对比分析不同油路结构下肺叶磁屏蔽的油流、温升特性。对肺叶磁屏蔽特性的系统分析可为其设计以及其在变压器中的设计提供指导,具有重要工程意义。     

基于漏磁通补偿的导磁钢板直流偏磁杂散损耗特性模拟

为了研究电力变压器内部由导磁钢板(Q235B)组成的结构件(如铁心拉板、变压器油箱等)在直流偏磁工作状态下的杂散损耗特性。本文提出了一种基于漏磁通补偿的杂散损耗模拟方法,设计和研制了相关的实验模型,并进行了详细地实验研究和对比分析。重点考察不同程度的直流偏磁激励下导磁钢板的杂散损耗和漏磁通分布,研究交流激励和直流激励之间的交叉作用对杂散损耗特性的影响。通过详细地模型实验研究,分别获得了电力变压器内由导磁钢板组成的结构件在标准的正弦激励作用和直流偏置激励作用时的杂散损耗和漏磁通的分布情况并进行了对比分析。所得实验数据、结果和结论可为电力变压器的电磁设计和优化提供参考,具有一定的工程实用价值。