受工艺孔影响的变压器铁心损耗计算与分析

变压器的工艺堆叠孔会增加铁心损耗,导致变压器局部温升,甚至影响变压器正常运行。为了研究工艺孔对变压器铁心损耗及其性能的影响,该文对硅钢材料的双向交变磁特性与损耗特性进行测量与分析,结合Steinmetz损耗计算公式对带工艺孔的铁心模型进行二维磁场解析计算,提出由不同形状、尺寸工艺孔造成铁心损耗增长的理论计算方法,基于有限元法对变压器铁心常用的取向硅钢片进行二维瞬态磁场仿真计算,对比分析了不同类型工艺孔对变压器铁心损耗的影响。构建带工艺孔的硅钢样片损耗测试平台,定量测试铁心材料由工艺孔造成的损耗以及局部温升,验证理论计算方法的有效性与准确性。仿真及实验结果表明,提出的变压器工艺孔铁心损耗增长的计算方法具有较高的计算精度和工程适用性。     

油浸式变压器过励磁问题初探

通过过励磁对变压器的影响及产生过励磁的原因分析，提出了防止变压器过励磁的措施。同时给出了铁心过励磁温升的计算实例。     

变压器直流偏磁励磁方式的实验研究和分析

在直流偏磁对变压器影响的实验研究和数值计算仿真过程中,如何引入直流励磁是一个关键的问题。基于完全按照变压器的标准设计和制作的环形铁心模型,研究变压器直流偏磁工作条件下两种不同的励磁方式(并联方式和串联方式)对变压器运行性能的影响;分别设计了两种励磁方式的励磁回路,测量得到了两种不同励磁方式下,铁心模型的励磁电流、交链磁通和铁心损耗等性能数据,通过对实验数据的分析和计算,研究了两种励磁方式对直流偏磁变压器的影响,为变压器直流偏磁的实验研究和仿真计算提供了实验支持。     

基于非线性复数磁导率模型的叠片铁心损耗计算

为实现频域计算中电力变压器损耗分布特性的快速计算,本文基于非线性复数磁导率模型,在保证计算精度的同时,提出了一种正弦稳态服役条件下叠片铁心损耗分布的快速计算方法。首先,基于磁滞回线面积等效原理,在考虑基本磁化曲线非线性特性的基础上,得到复数磁导率的实部与虚部;其次,为了验证本文所提出模型对变压器铁心损耗预测的有效性,耦合铁心叠片均匀化方法,建立了单相叠片铁心的频域有限元仿真模型,对变压器铁心中损耗与磁通密度分布进行计算;最后,制作了单相变压器铁心实验模型,搭建单相变压器铁心损耗实验平台,对本文所提出的方法有效性进行验证。结果表明,基于非线性复数磁导率叠片等效的变压器铁心损耗计算方法具有参数辨识过程简单、计算精度较高等特点,在变压器长期正弦稳态服役条件下的损耗计算与温升预测中具有一定应用前景。     

铁心柱,轭截面不同对变压器空载性能的影响

分析了在相三柱式铁心的心柱与铁轭截面形状不同时对变压器空载性能的影响，并通过实际产品的对比试验得出结论：当铁轭与铁心柱有效截面积相等而截面形状不同时，并且铁轭各级计算磁密最大值不超过１．８Ｔ．铁轭中的损耗及励磁电流都不会明显增加；当铁轭中一些级的磁密计算值大于１．８Ｔ以后，铁轭中的损耗及励磁电流就地明显增大，铁心热点温升也会随之增高。     

谐波对配电变压器热寿命的影响研究

谐波会增加配电变压器损耗,加快老化速度,缩短其热寿命;要明确谐波对配电变压器热寿命的影响必须准确计算配电变压器谐波损耗以及其所导致的热点温升。目前,配电变压器谐波损耗计算方法大部分停留在理论分析和仿真上,缺乏试验验证;此外,对于谐波损耗所导致的热点温升尚缺乏研究。针对上述问题,本文利用10 k V/0.4 k V配电变压器开展了谐波损耗试验,利用试验数据对现有的以及本文所提的谐波损耗计算方法准确性进行了对比分析,选定了兼具准确性和实用性的计算方法;在此基础上,研究了谐波损耗存在时变压器热点温升的计算方法;最后以两台10 k V/0.4 k V的配电变压器为实例,分析了谐波次数和含量对其热寿命的影响。本文所提方法可用于分析评估谐波对配电变压器热寿命的影响,具有较高的实用价值。     

考虑磁滞特性变压器PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真建模方法及励磁差异性分析

为了研究高压直流输电中励磁涌流问题,该文结合ATP-EMTP电磁暂态仿真软件中描述铁心铁磁材料磁滞特性的非线性电感Type96以及BCTRAN共同建立考虑磁滞特性变压器模型思想,提出一种考虑磁滞特性变压器PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真新模型。该模型在经典模型的基础上增加了考虑磁滞特性的励磁支路,利用试验获得的最大磁滞回线数据便可有效地反映变压器的磁滞特性,验证表明该模型能很好地反映变压器磁滞特性,且因参数易得,便于用户在PSCAD/EMTDC中仿真使用。同时也仿真研究利用磁滞回线和磁滞中线模拟变压器励磁特性的差异性,得出采用磁滞中线代替磁滞回线来模拟变压器铁心励磁特性在励磁涌流峰值上具有一致性,但磁滞回线对涌流稳态过程特别是谐波特性有较大影响。     

大地直流偏磁影响下电力变压器损耗及温升计算研究

地磁感应电流引起的直流偏磁对电网稳定运行会产生不利影响,其中单相变压器、三相五柱电力变压器受到的影响最为严重。本文根据IEEE Std C57.91标准,以一台OSFSZ-420000/354三相电力变压器为研究对象,研究地磁感应电流直流偏磁下对电力变压器磁化电流和磁场温升的计算方法及相应解决方案。传统解析方法难以模拟地磁感应电流直流偏磁引起的变压器饱和特性变化。本文通过有限元与PSCAD迭代联合计算,研究地磁感应电流影响的电力变压器运行特性的变化,首先基于有限元研究变压器铁心饱和运行条件下励磁特性计算方法,基于变压器铁心饱和特性曲线搭建PSCAD的地磁感应电流影响下磁化电流仿真模型,最终基于PSCAD与三维涡流场耦合分析,提出地磁感应电流影响下的变压器损耗及温升计算方法。     

10kV铜铝绕组干式变压器温度场分析比较

本文笔者采用有限元法对630kVA/10kV铜铝绕组干式变压器建立三维对称流-固-热耦合模型，仿真计算了绕组和铁心的温度场分布，并分析不同负载率、不同环境温度、不同风速、突发短路对铜铝绕组干式变压器绕组温升和热点温升的影响。     

500kV单相变压器直流偏磁下损耗及绕组热点温度的计算分析

为了分析直流偏磁对电力变压器顶层油温度和绕组热点温度的影响,本文提出了基于场路耦合模型和热路模型的直流偏磁下顶层油温度和绕组热点温度的计算方法.利用该方法计算分析了某500 kV单相自耦变压器在直流偏磁下的损耗、顶层油温度和绕组热点温度等的变化规律.直流偏磁后,变压器绕组损耗略有下降,铁心、夹件等钢结构件的损耗随直流偏磁电流的增大而增大.由于地磁感应电流(GIC)波形的短时脉冲特性,GIC作用下的变压器顶层油温升和绕组热点温升均低于相同直流偏磁电流下的稳态温升.本文的研究方法和结论对变压器耐受直流偏磁能力的研究具有一定的参考价值.     

SPWM波在高频逆变电源变压器中的电磁特性

为了提高高频环逆变电源的效率,有必要对变压器建立仿真模型,对传递SPWM波的高频环逆变电源变压器运行情况、铁心磁饱和现象及铁心损耗进行研究。基于Ansoft/Maxwell有限元仿真分析软件设计了一个变压器模型,对不同调制比和载波比下的SPWM波对变压器的影响,不同一次电压下的励磁电流特性和变压器铁心损耗进行了分析,为高频环逆变电源变压器的设计提供了依据。     

基于剩磁测量的选相关合技术

由于空载合闸时变压器铁心存在剩磁并且断路器合闸相位角的随机性影响,铁心总磁通大幅增加,变压器进入饱和区运行,从而导致其绕组内产生幅值很大、谐波含量丰富的励磁涌流。励磁涌流容易造成继保装置误动作,影响电力系统的正常运行。为了解决这个问题,找到了通过测量铁心剩磁来寻找最佳合闸相角的选相关合技术来抑制励磁涌流。计算与仿真证明,选相关合技术能够很好地抑制变压器空载合闸时的励磁涌流。     

非晶合金变压器铁心材料的安装优化设计

在输配电网中所使用的配电变压器多为冷轧取向硅钢片铁心励磁变压器,但在使用过程中经常发生较大待机功耗.非晶合金励磁配电变压器主要采用非晶态合金铁心材料作为非晶合金铁心励磁变压器的材料,与市场上采用硅钢片合金铁心制造的励磁配电变压器相比,其产生的空载励磁损耗大为降低.本文通过改选SBH15-315/10型变压器的线圈匝数和铁心重量,从非晶合金配电变压器的安装工艺出发,设计改进了传统变压器的安装技术,减少了铁心损耗,提高了工作效率.     

基于磁路-电路耦合模型的变压器空载过励磁电流计算与分析

为了准确计算与分析变压器在空载过励磁运行工况下的电流,提出一种基于磁路-电路耦合模型的变压器空载过励磁电流计算方法。利用产品级的叠片铁心模型,模拟变压器铁心实际工作状态,测量空载过励磁电流并与数值计算方法获得电流进行对比,证明了此方法的准确性。基于此方法,以实际变压器为算例对空载过励磁电流进行计算并分析了电流谐波含量变化规律。研究结果表明,变压器空载励磁电流随空载过励磁倍数的增加而畸变得越发严重,奇次谐波增长较快且含量较高,偶次谐波幅值较小且含量基本保持不变。     

直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗模型及验证

直流偏磁状态下,电力变压器的附加损耗显著增加,试验测量得到的变压器空载损耗不能充分表征铁心实际损耗。为正确评估变压器铁心可能出现的过热问题,有必要建立其准确的数学模型。该文在Jiles-Atherton基本磁滞模型的基础上,从能量平衡原理出发,考虑铁心在交流状态下的涡流损耗和异常损耗,建立了合理可逆磁化系数条件下,以磁通密度作为输入量的铁心动态磁滞损耗模型。利用遗传算法提取试验变压器铁心在正常工作条件下的动态模型参数,并用于对不同幅值直流偏磁电流作用下的铁心损耗进行仿真计算。将计算结果与试验结果进行对比,发现二者吻合较好,说明该动态模型能较好的描述直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗,验证了模型的正确性和实用性。     

计及磁动态特性的变压器励磁涌流机理分析

变压器的空载合闸过程容易引起较大的励磁涌流,进而影响甚至危害变压器和电力系统的正常运行。对变压器励磁涌流的机理进行深入研究及仿真,对于保证电力系统运行安全以及变压器的继电保护定值的设置具有十分重要意义。在考虑变压器的磁饱和及磁滞特性基础上,利用计及变压器铁心磁滞特性的非线性数学模型,对三相变压器励磁涌流形成的机理及影响因素进行了分析,并采用了并联的非线性补偿电流源来模拟变压器的非线性特性。最后,对三相变压器在不同合闸时间点的励磁涌流及谐波特性进行了仿真,结果表明文中所采用的方法是正确可行的。     

计及磁动态特性的变压器励磁涌流机理分析

变压器的空载合闸过程容易引起较大的励磁涌流,进而影响甚至危害变压器和电力系统的正常运行.对变压器励磁涌流的机理进行深入研究及仿真,对于保证电力系统运行安全以及变压器的继电保护定值的设置具有十分重要意义.在考虑变压器的磁饱和及磁滞特性基础上,利用计及变压器铁心磁滞特性的非线性数学模型,对三相变压器励磁涌流形成的机理及影响因素进行了分析,并采用了并联的非线性补偿电流源来模拟变压器的非线性特性.最后,对三相变压器在不同合闸时间点的励磁涌流及谐波特性进行了仿真,结果表明文中所采用的方法是正确可行的.     

温度场的数值模拟法在干式电力变压器热设计中的应用

建立了干式变压器二维非稳态温度场的数学模型，采用有限差分布方法来求解变压器一相的温度场，分析计算了铁心，低压绕组，高压绕组的温升特性及整体温度分布和最热点位置。     

电机定子铁心损耗试验

定子铁心损耗试验,是采用专门的励磁绕组,如下图所示,施加交流低电压,在定子铁心内部造成接近饱和状态的交变磁通,使铁心劣化部分产生较大的损耗,局部发热,温度很快升高。用温度计测取铁心几个部位的温升,用功率表测量铁心损耗。按照试验结果,评定铁心质量。     

基于变压器模型的特高压变压器饱和励磁特性研究

为弥补目前仿真计算和变压器整机试验对特高压变压器饱和励磁特性研究的不足,选取进口和国产的高磁感取向硅钢片分别进行标准试样的基础磁性能测试,并分别搭建与特高压变压器结构相同、磁通密度等效的变压器铁心模型,基于该模型建立变压器饱和励磁特性检测系统,对测试得到的标准试样的基础磁性能和变压器模型的过励磁特性进行了研究和分析。结果表明:特高压变压器硅钢铁心模型在过励磁条件下,变压器模型的励磁特性与标准试样的基础磁特性变化的关系不完全符合计算公式;电压波形能保持基本的正弦波形态,空载电流畸变严重,各高次谐波的比重相比增大;采用的同规格的进口和国产高磁感取向硅钢片的标准试样的基础磁性能基本一致,对应的变压器铁心模型的饱和励磁特性存在一定差异。