换流变压器谐波损耗的计算与分析

换流变压器是高压直流输电系统的重要设备,准确计算换流变压器的谐波损耗,具有十分重要的意义。笔者在分析换流变压器结构与性能特点的基础上,利用Magnet建立时谐场简化计算模型,通过有限元方法对换流变压器绕组和金属结构件中产生的谐波损耗进行了仿真计算,得到了在高次谐波电流下谐波损耗的数值并与测量结果和IEC 61378-2—2001法所计算的结果进行了比较。结果表明:仿真的结果与IEC61378-2—2001法所计算的结果相比更接近实测值,能够满足工程设计要求。在此基础上,对加铜屏结构下的谐波损耗值与未加铜屏时的结果进行了对比和讨论。     

换流变压器基波及谐波作用下损耗分布与特性的研究

换流变压器在实际运行中承受交直流复合电压,其绕组内部含有较高的谐波分量.谐波电流会影响换流变压器内部磁场从而产生谐波损耗.对此,本文搭建了400 kV换流变压器三维电磁瞬态仿真模型,对换流变压器谐波对于损耗的影响进行了研究,并通过对比试验数据验证模型的可靠性.以含谐波分量的电流作为激励,本文分别将各次谐波叠加在基波电流上进行了损耗计算.通过对比各次谐波电流叠加基波电流作为激励时换流变压器铁心、绕组以及结构件的损耗分布,总结了谐波对于换流变压器内部损耗的影响机理.     

三常±500kV换流变压器不同工况下绕组电流仿真分析

在高压直流输电系统中,换流变压器作为高压直流输电系统的核心部分,实现由交流系统到直流系统再到交流系统的能量传递,它的运行状况直接影响整个直流输电系统甚至交流系统的安全性和稳定性。为具体研究±500 kV换流变压器不同工况下的谐波磁场和损耗,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了三峡-常州直流输电工程仿真模型,首先仿真分析了额定运行时电压和电流,仿真结果与实际直流线路的电压电流值吻合较好,验证了仿真模型的有效性,然后调节参数模拟了换流变压器短时过负荷运行下网侧绕组和阀侧绕组的电流,并对额定运行和短时过负荷条件下的绕组电流的谐波分量进行了分析,所得数据为计算换流变压器谐波磁场和损耗提供了数据支持。     

自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究

针对传统换流变压器和滤波方式存在的问题,对一种新型的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器进行研究.该换流变压器阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;其延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,可减少换流器换向时的电流冲击;在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器巧妙的零阻抗设计,可以在阀侧实现无功补偿,可实现网侧绕组中无5、7、11、13次特征谐波,即谐波屏蔽.仿真结果表明论文的理论分析正确;这种新型换流变压器可大大减少网侧绕组中的谐波含量,降低谐波在变压器中引起的损耗和噪音,同时可降低换流变压器的设计容量和绝缘设计的难度,将有很好的应用前景.     

基于波前推进法的高压换流变压器附加损耗计算程序

随着国家电网日新月异的发展建设,直流输变电系统对高压换流变压器的性能提出了更高的要求。采用有限元法分析计算换流变压器损耗时,剖分方法的选择将直接影响计算精度。文中提出有限元计算程序HG-2D计算高压换流变压器的附加损耗,HG-2D采用波前推进法实现网格自适应剖分,并对网格进行了加密和Laplace光滑处理。最后对高压换流变压器ZZDFPZ-278 MVA/500 kV进行有限元计算,在额定分接下计算了单侧绕组各次谐波涡流损耗,绕组基波涡流损耗与实测值的最大误差为3.28%,小于某商业软件的9.3%,证明了算法的正确性和可行性。     

考虑集肤效应和邻近效应的变压器绕组谐波损耗计算及实验研究

基于国内外现有变压器谐波模型发展情况及其适用范围的局限性,以进一步精确量化变压器绕组谐波损耗为目的,建立了绕组谐波损耗模型。该模型综合考虑谐波情况下集肤效应、邻近效应对绕组的影响,基于电磁场原理分析绕组电阻参数畸变特性。进行了各次谐波电流下的绕组电阻测量实验,将实验测量值、传统模型计算值与该模型计算值进行对比,结果证明该模型提高了计算精度,使得变压器绕组损耗计算更加精确。最后基于实验测量值,建立了变压器绕组谐波电阻工程实用模型,对工程计算具有一定的指导价值。     

温度分布不均匀对±500kV换流变压器二维非正弦稳态交直流复合电场的影响分析

为了分析温度分布不均匀对换流变压器非正弦稳态交直流复合电场的影响,该文采用一种单向耦合的方法,即首先建立±500k V换流变压器二维磁场仿真模型,计算得到铁心和绕组的损耗;其次,建立换流变压器二维流体-温度场仿真模型,并以磁场损耗为热源,利用流体仿真软件Fluent计算分析了热流耦合时的温度场分布;然后通过快速映射法把流体-温度场的温度结果映射到二维电场计算模型;最后通过标量电位的频域有限元方对比分析换流变压器在均匀温度假设和不均匀温度条件下的非正弦稳态交直流复合电场分析结果可为换流变压器的绝缘设计和故障分析提供指导。     

新型换流变压器的谐波电流分析与计算

介绍了一种新型换流变压器,利用新型换流变压器绕组接线的特点,提出了一种全新的滤波和无功补偿方案。简要分析了新型换流变压器谐波屏蔽原理。针对高压直流输电系统中谐波分布的特点,对基于新型换流变压器的直流输电系统中绕组及滤波支路谐波电流进行了详细的分析计算,通过对比仿真结果,表明了谐波电流理论分析计算的正确性,为新型换流变压器绕组线规的选择及滤波器参数设计提供了科学数据。     

换流变压器绕组瞬态漏磁场与谐波损耗的分析

在分析换流变压器结构与性能特点的基础上,建立非正弦瞬态漏磁场简化计算模型,利用有限元方法对换流变压器绕组瞬态漏磁场与谐波损耗进行了分析,得到换流变压器绕组非正弦瞬态漏磁场的分布.     

基于频域分析法的变压器非铁磁构件谐波杂散损耗研究

为了研究高压直流输电系统中谐波磁场作用下变压器非铁磁构件杂散损耗的分布,本文基于Problem 21基准族中的P21a-0模型进行了详细实验研究和仿真分析。基于时域和频域测量,通过模型实验考察了在非正弦电流作用下非铁磁构件的损耗分布,并对这两种测量结果进行了对比分析,进而提出采用频域分析法仿真计算变压器非铁磁构件谐波损耗的实用措施,并进行了相关验证,结果表明,频域分析法的计算精度满足设计需要,且计算时间更短。在不同谐波电流激励条件下,模型损耗的计算结果和测量结果具有较好的一致性,所得结果和结论可为产品电磁设计提供参考。     

换流变压器损耗现场测试影响因素及仿真

换流变压器是高压直流输电系统的核心设备,其损耗将会对直流输电系统的稳定性产生影响,因而备受关注。因此,首先探究了换流变压器空负载损耗的影响因素,并利用Matlab软件的Simulink平台进行了仿真分析。仿真结果表明:对于换流变压器的空载损耗,谐波次数和谐波电压畸变率的增加使得空载损耗下降,但下降幅度较小,其中5、7次谐波对空载损耗的影响最大;对于换流变压器的负载损耗,谐波次数和谐波电流畸变率的增加使得负载损耗增加,幅度较大,且谐波次数和畸变率对负载损耗的影响远大于空载损耗。然后,提出了适用于换流变压器现场测量的含附加电阻的换流变压器谐波等值电路,利用谐波损耗新模型与常规谐波等效电路对换流变压器谐波损耗进行计算,并将计算结果与IEC方法的计算结果进行对比,对比结果验证了新模型的合理性。根据本文提出的方法,可以对换流变压器损耗现场测试结果进行校正,因此对换流变压器的现场试验具有重要的工程意义。     

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。     

基于新型换流变压器的谐波治理研究

提出了一种新型换流变压器的设计方案,将无功补偿装置移至换流变压器绕组内部,使其自身具备了自耦补偿和谐波屏蔽的功能,有效地对换流变压器的原副边绕组进行滤波,从而克服了无功功率和谐波给变压器带来的绕组和铁心中增大附加发热和噪音与振动问题,大大降低了换流变压器的负载损耗。     

谐波条件下硅钢片磁特性及换流变压器漏磁场计算

谐波电流作用下,变压器铁心硅钢片的磁特性将发生劣化。本文作者提出一种考虑谐波条件下硅钢片磁性能及损耗性能的换流变压器漏磁场计算方法,给出了不同谐波下27ZH100型号硅钢片B-H特性及B-P特性曲线,基于该曲线对换流变压器在谐波作用下的漏磁场展开了计算,给出了不同谐波励磁下换流变压器油箱及夹件漏磁场分布及损耗值,为换流变压器漏磁场的分析提供了一个新的思路。     

基于谐波电流时域分段算法的换流站损耗评估

介绍了换流阀损耗和换流变压器损耗的计算方法。根据IEC 61803中的损耗计算模型,采用时域分段法计算谐波,开发出换流站损耗分析软件。换流站损耗算例分析显示,用时域分段法精确算得的谐波电流对直流侧换流阀及平波电抗器的损耗计算值影响不大,但对交流侧的换流变压器损耗计算值影响则较明显。     

特高压换流变压器电磁场特性的数值应用研究

利用有限元方法, 对高压直流换流变压器建立电磁场计算模型, 分别对换流变压器设计中的交流、直流和极性反转时的电场, 含有高次谐波影响的绕组非正弦瞬态漏磁场等问题进行数值应用研究, 得到交、直流电场和瞬态漏磁场等的分布规律, 经过不同方法或产品实测结果的比较, 相互检验了计算结果的正确性, 为特高压直流换流变压器的设计提供了有价值的数据应用结论。     

油–纸绝缘结构非线性交直流复合电场计算的定点频域有限元法

针对换流变压器交直流混合电压中含有高次谐波的特点,提出油–纸绝缘结构非线性交直流复合电场计算的定点频域有限元法,给出了定电导率的取值方法。采用定点法使得每次迭代的非线性有限元刚度阵与解向量不相关,从而提高了频域有限元法的求解速度。为验证该算法的有效性,针对一换流变压器阀侧绕组的典型模型,将频域法的计算结果与时域法的结果进行了对比,分析了不同算法的特点。计算结果表明,将定点法用于非线性交直流复合电场问题时计算量小,能够用来分析实际换流变压器的非线性交直流复合电场问题以及其他非线性非正弦稳态电场问题。     

新型换流变压器谐波损耗的计算与分析

谐波损耗的计算对新型换流变压器的广泛应用有着重要意义.基于新型换流变压器的损耗及计算分析,提出一种计算谐波损耗的计算方法.该方法借助谐波影响下变压器的等效电路,通过Matlab建立仿真模型,利用叠加、曲线拟合原理,推导出了新型换流变压器谐波损耗的计算公式.最后,以新型换流变压器在株洲化工厂应用前后数据对比,证明新型换流...     

谐波电流下油浸式配电变压器负载损耗及绕组热点温度分析

为了研究电流畸变情况下油浸式配电变压器负载损耗和绕组热点温度的变化规律,基于IEEE StdC57.110中的绕组涡流谐波损耗因子和杂散谐波损耗因子,并考虑绕组在谐波电流下的集肤效应会增强,定义了绕组电阻谐波损耗因子,从而建立了变压器在谐波电流下负载损耗计算模型。考虑到绕组涡流损耗密度分布不均对绕组热点温度的影响,利用文中所建立的变压器在谐波电流下负载损耗计算模型修正了IEEE Std C57.110:2008的绕组热点温度计算公式。分析结果表明,谐波电流会引起较大的额外负载损耗,谐波畸变率为40%和60%时负载损耗分别增加了近0.5倍和1倍,此时顶层油温和热点温度也有较大增加,顶层油温升和热点温升在畸变率为40%时分别达到了71.6、102.7 K,远超过温升限值。同时发现谐波频率越高,负载损耗和热点温升增加越快。     

换流变压器绕组内部故障定位研究

换流变压器是一种在换流站中的特殊种类变压器,由于换流变压器阀侧绕组所承受的电压为交流电压叠加直流电压和极性反转电压,并且两侧绕组中均有一系列谐波电流,换流变压器和普通交流系统变压器在设计、制造和运行中具有不同。在建立换流变压器内部故障模型基础上,利用小波能量相对熵和BP神经网络对换流变压器绕组故障进行定位。仿真结果表明,基于小波能量相对熵和BP神经网络的故障定位方法能准确的对换流变压器绕组故障进行定位。