地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。     

地磁感应电流的建模仿真及其防治措施

基于WGS84坐标系统建立了地磁感应电流(GIC)的计算模型,在此基础上通过MATLAB-SIMULINK仿真软件搭建出含有GIC的电网模型。基于变压器的磁化曲线和铁芯饱和特性,研究了GIC作用下的变压器直流偏磁现象。通过对励磁电流、变压器磁链、线路电流的正常情况及GIC侵扰情况下的对比分析,结果表明,GIC作用下的变压器会发生直流偏磁,产生各次谐波,使线路电流发生一定程度的畸变。最后介绍了GIC对电网的主要影响,并从空间天气预警、变压器设计、电网规划3个方面阐述了GIC的防治措施。     

地磁暴对CRH2型动车组车载变压器的影响

地磁暴会在地球表面感应出电动势(Earth Surface Potentials,ESP),ESP、接触网导线和大地三者构成的回路中就会产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)。率先提出了地磁暴影响高铁系统的可能性,并分析GIC侵入CRH2型动车组车载变压器的机理,根据车载变压器的实际容量计算出变压器具体的尺寸参数。用Ansoft软件仿真了不同数值的GIC对车载变压器励磁电流、铁心磁通、谐波及内部磁场造成的变化,结果表明GIC流入CRH2型动车组车载变压器中将导致车载变压器异常工作,影响高铁车辆安全运营。     

GIC作用下换流变压器饱和特性的仿真研究

地磁感应电流(GIC)通过中性点侵入换流变压器时,会使处于额定工作状态的变压器铁心偏磁饱和,使得变压器励磁电流畸变,从而产生大量谐波及较大的无功损耗,导致变压器损坏或降低使用寿命,严重时甚至引起系统电压降低、系统继电保护误动作。文章基于UMEC磁路模型建立了用于GIC问题分析的换流变压器模型;并利用该模型在PSCAD/EMTDC中进行仿真计算,详细地分析了在GIC作用下换流变压器励磁电流的谐波特性、换流变压器网侧和阀侧谐波特性及无功损耗特性;最后提出了GIC影响下换流变压器抑制直流偏磁的方法并进行了分析比较。     

地磁感应电流作用下大型变压器的温升特性计算

为准确分析电力变压器在地磁感应电流（GIC）作用下的温升特性,该文通过建立某500kV三相共体油浸式电力变压器的电磁-流热场耦合三维仿真模型,计算变压器满负载运行及不同GIC作用下其内部构件的损耗密度和温度场分布,并依据IEEEC57.163标准,计算GIC作用下变压器内部构件的动态温升曲线。仿真计算结果与设计值的良好吻合说明了该文计算结果的正确性。同时发现,受GIC影响后,电力变压器的夹件、拉板、油箱等的涡流损耗分布极不均匀,且随GIC电流的增加而增大。GIC脉冲作用下的变压器金属构件局部温度会急剧上升,在100A直流脉冲下,变压器主柱拉板的局部温升达到允许限值。研究结果可为GIC作用下大型变压器的耐受性能分析提供重要参考依据。     

地磁感应电流在三相电力变压器绕组中的流通路径分析

通过构建计及地磁感应电流(GIC)影响的交流系统仿真模型,研究了在不同运行条件下,GIC在Yg-Y接线与Yg-△接线变压器中GIC流通路径的特征。研究结果表明,在变压器三相绕组不对称饱和情况下,GIC在变压器三相绕组中非均匀分布,同时由于GIC的低频变化特征,GIC可能传变至变压器Y(△)侧,对继电保护系统的可靠运行产生影响。     

变压器地磁感应电流-无功功率动态关系分析

利用两段线性直线表示变压器铁心i-?曲线,推导得到了地磁感应电流(GIC)与变压器无功功率之间的静态数学关系.在此基础上,考虑GIC准直流特性以及变压器三角形联结绕组对零序磁通的影响,搭建了磁暴期间变压器铁心准直流零序等效电路模型,用于计算实际作用于变压器铁心的直流大小和无功损耗.运用经过插值处理的实测GIC秒数据,对一台1000kV交流变压器和一台800kV换流变压器进行了仿真计算.结果表明当考虑GIC准直流特性时,三角形联结绕组的存在会影响变压器无功损耗且这种影响在GIC流向发生转变所对应的波形过零点阶段尤为显著,相同GIC下换流变压器受到的影响更大.通过灵敏度分析,找到了决定变压器无功损耗受GIC准直流特性影响大小的主要参数.     

中性点串接小电阻均摊电网GICs的计算方法

流经变压器中性点的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)的大小不同,在GIC较大的变压器中性点采用串接电容器的方法治理GIC,会造成GIC故障高风险节点转移,使影响的范围扩大。基于中性点串接小电阻减轻GIC对高风险节点变压器的影响,提出了全网变压器均摊电网GIC的解决思路,考虑双电压等级电网GIC的相互影响,研究了均摊电网GIC的建模方法,以及不同类型的变压器、大地电性构造和电网结构等因素影响的处理方法;以变压器的中性点GIC量值、串接电阻量值和治理投资成本最小等目标函数为约束条件,提出了基于非支配排序遗传算法(elitist nondominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)的中性点串接小电阻均摊电网GIC的优化算法。仿真验证的结果表明,基于NSGA-II的优化算法能获得较好的Pareto最优解集,且加权带精英策略的优化串接小电阻均摊电网GIC计算方法有效。     

GIC和HVDC单极大地运行对变压器的影响

分析了GIC和HVDC在变压器中产生的直流电流的不同点,介绍了GIC和HVDC对变压器的影响.     

云南电网GIC的综合性评估指标

介绍因大电网的建设,中低纬地区的电网系统也会受到GIC的严重影响。本文以云南电网厂口、嵩明和新村6个变压器的中性点直流电流监测数据为依据,结合太阳风及地磁场的观测资料提出了三个综合性GIC评估指标,分别是太阳风能量注入函数、地磁场GIC指数和电网扰动能量增长率。同时还结合云南电网的实际情况具体分析了有可能引起各站点GIC幅度差异的关键因素,分析指出除输电线路的电压等级、长度、线路方向及变电站位置等因素外,变压器的结构也是决定GIC大小的关键因素之一。     

Geomagnetic effects modelling for the PJM interconnection system.II. Geomagnetically induced current study results

The development of a computer program far calculation of geomagnetically induced current (GIC) and a GIC power system model for the Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection (PJM) is described. Results of GIC for three different ionospheric source configurations are shown. A new method is presented for estimating GIC in unmetered parts of the system based on a few measurements and precalculated geomagnetic disturbance conditions. The use of an interactive, menu driven GIC program to study mitigation concepts including the effects of line outages, line series capacitors, transformer neutral blocking resistors and transformer neutral blocking capacitors is also presented     

采用电网直流等效模型评估地磁感应电流水平的影响因素分析

由地磁暴引起的电网地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)的频率很低,但并不为0,所以采用电网直流等效模型进行GIC水平评估时必然会产生误差。文章分析了线路等效电感、变压器等效电感和高压并联电抗器等效电感对采用电网直流等效模型评估GIC水平所产生误差的影响程度,通过仿真计算分析了变压器绕组联结组别和变压器铁心结构对变压器等效电感的影响,最后针对我国电网的特点,提出了用于评估超、特高压电网电磁感应电流水平的电网等效模型。     

地磁感应电流对系统电压影响研究

针对地磁风暴发生时系统电压降低的现象,研究了地磁感应电流引起的直流偏磁对电力系统电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了地磁感应电流—直流偏磁的仿真模型,并用低频正弦交流电模拟地磁感应电流,记录了变压器无功功率的需求变化和系统的电压,另外研究了地磁感应电流对发电机出力的影响,同时与单极运行直流电流对电压的影响进行对比研究。结果表明,磁感应电流会导致变压器无功需求周期性增多,系统电压周期性降低,最大下降约为10%,同时地磁感应电流会导致发电机有功出力减小、无功出力增大。而直流电流与系统电压成比例关系,最大下降为13%左右,因无功补偿装置系统电压会逐渐恢复但达不到额定电压。     

GIC频率变化对变压器偏磁程度的影响

近年来随着我国电网电压等级的升高,电网规模的扩大,地磁活动引起的电网异常现象引起了人们的关注。对于频率一般为0.1~0.001Hz的地磁感应电流,电网计算模型采用直流等效原则,即地面感应电势等效为直流电源,系统元件等效为电阻,忽略电感。但地磁感应电流频率的变化影响变压器的偏磁程度,从而影响地磁感应电流计算的精确度。采用时域场路耦合法,建立变压器模型,利用磁场模型计算动态电感,电路模型求解电流,分析不同频率下变压器动态电感和励磁电流的数值波形,确定其偏磁程度。结果表明,当中性点之间的地面感应电势(ESP)一定时,频率为0.1~0.002Hz时变压器并未饱和,GIC若按照直流计算存在不同程度的误差,频率越低误差越小;频率低于0.002Hz时变压器饱和,可按直流进行计算。     

抑制变压器地磁感应电流的电容隔直装置安装位置优化

磁暴在电网中引起的地磁感应电流(GIC)导致变压器直流偏磁,对电力系统产生不利影响。在中性点安装电容隔直装置是治理变压器直流偏磁的常用方法,但由于GIC在电网中的流通路径复杂,在某个变压器安装隔直装置时,如不经充分考虑,往往会引起相邻变压器直流偏磁更加严重,因此文中研究电容隔直装置的安装位置优化问题。考虑自耦变压器接线和电网拓扑结构,引入变压器有效GIC来描述地磁暴对变压器的影响,分析了隔直装置的安装对变压器有效GIC分布造成的变化,提出了优化方法,在保证所有变压器的有效GIC小于允许限值的条件下,以隔直装置的安装数量最少作为优化的目标,并应用遗传算法求解。以甘肃主电网为例,构建包含47个变电站、101个节点的GIC等效模型,根据约束条件与优化目标,计算了隔直装置安装的数量和位置,并与未经优化的治理方案进行比较,验证了所提方法的可行性和优越性。     

GIC作用下的变压器励磁电流及无功功率特性

通过PSCAD/EMTDC仿真软件,针对不同铁心结构的变压器定量、定性分析了地磁感应电流作用下变压器励磁电流的谐波及无功功率特性。仿真分析表明,GIC侵袭期间,铁心结构不同的变压器产生的谐波幅值及序分量不同;变压器消耗的无功功率大小不同,但基本上与流过每相绕组GIC的大小呈线性关系。     

地磁诱发电流对超高压电力系统的影响

介绍在超高压电力系统中，变压器、互感器、断路器等电力设备在地磁诱发电流（GIC）作用下会出现严重的磁饱和、局部过热、操作故障、引发较高的内部过电压以及由此造成电力系统发生误动作等问题。     

Rotor heating effects from geomagnetic induced currents

The heating affects at the end-ring connection areas of the rotor due to the harmonic current generation of a saturating unit transformer from geomagnetic induces currents (GIC) on the transmission system have been calculated from observed data and from EMTP studies sponsored by the Electric Power Research Institute. These calculations show that damage may occur during strong GIC storm activity. This damage can occur from unit transformer saturation or other transformers in the system near the generator. The possibility of damage should be monitored during strong GIC storms through the use of appropriate negative-sequence current monitoring and alarms     

Modeling and damping of high-frequency leakage currents in PWMinverter-fed AC motor drive systems

This paper presents an equivalent circuit for high-frequency leakage currents in pulsewidth modulation (PWM) inverter-fed AC motors, which forms a series resonant circuit. The analysis based on the equivalent circuit leads to such a conclusion that the connection of a conventional common-mode choke or reactor in series between the AC terminals of a PWM inverter and those of an AC motor is not effective to reduce the rms and average values of the leakage current, but effective to reduce the peak value. Furthermore, this paper proposes a common-mode transformer which is different in damping principle from the conventional common-mode choke. It is shown theoretically and experimentally that the common-mode transformer is able to reduce the rms value of the leakage current to 25%, where the core used in the common-mode transformer is smaller than that of the conventional common-mode choke