基于串联电阻的特高压变压器空载直流偏磁计算

利用变压器时域场路耦合模型,计算单相特高压自耦变压器的空载直流偏磁特性。通过增加串联电阻值,提高计算电流中直流分量的计算精度。根据不同串联电阻值时的计算分析,得到串联电阻的取值范围。增加串联电阻,改变电路结构,通过电压补偿的迭代仿真计算,可有效消除增大串联电阻值导致的电流计算偏差。求解瞬态电流的四阶龙格库塔法,一次斜率计算,对应一次磁场求解电感计算。适当减小步长,有利于提高计算电流中直流分量的计算精度,降低串联电阻的取值。在稳定性和精确性分析的基础上,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的空载直流偏磁仿真计算,获得励磁电流波形,并分析了电流的谐波成分。     

基于PSCAD的特高压自耦变直流偏磁及无功损耗特性分析

由于特高压自耦变易受直流偏磁电流的影响,随着中国1 000 kV特高压电网逐步投入运行,研究1 000 kV特高压自耦变直流偏磁影响下的无功损耗特性具有重要意义。文中针对我国自主研发的1 000 kV特高压自耦变,首先依据自耦变直流偏磁下励磁电流与磁链的非线性曲线,建立偏磁电流与无功损耗间的数学模型;然后利用厂家所提供的1 000 kV特高压U-I曲线与铭牌参数,在PSCAD平台中建立仿真模型,进行特高压自耦变直流偏磁仿真研究,仿真结果表明,特高压自耦变单相无功损耗与单相直流偏磁电流近似呈线性关系,与理论分析的结论一致;最后根据仿真计算结果获得了自耦变单相无功损耗与单相直流偏磁电流间的比例关系,其中,空载时其比例系数为0.77;额定负载时其比例系数为0.76。     

特高压变压器直流偏磁对绕组电流的影响

为了快速而准确地分析特高压变压器负载下直流偏磁对各绕组电流的影响,基于棱边有限元法建立特高压变压器的时域场路耦合模型,在磁场模型中根据能量扰动原理,通过能量增量计算动态电感,在电路模型中利用动态电感参数建立瞬态电路偏微分方程模型并应用四阶龙格库塔法进行求解。针对特高压变压器大电感、小电阻带来的极为漫长的过渡过程以及直流偏磁计算易被忽略的难点,通过在电路模型中增加串联电阻,使达到稳态的时间大大缩短,并通过电压迭代补偿,有效消除串联电阻值导致的计算偏差,计算特高压变压器负载运行时受直流偏磁影响下的励磁电流与各绕组电流,并分析不同直流偏置电流对特高压变压器各绕组电流的影响。通过搭建与特高压变压器相同的铁心结构以及高、中、低压侧具备相同绕组匝数比和容量关系的缩比模型直流偏磁试验平台,验证了该文所提模型的正确性。     

基于1000 MVA/1000 kV特高压变压器的直流偏磁物理效应仿真研究

随着特高压电网建设的快速发展,直流偏磁对变压器的影响日渐突出,严重威胁电网安全。根据1 000 MVA/1 000 k V特高压变压器的实际参数尺寸建立场路耦合分析模型,利用有限元分析软件对不同直流偏磁电流下特高压变压器谐波、无功功率、局部过热等物理效应进行了分析。分析结果表明,随着流入变压器直流偏磁电流的增加,2~4次谐波幅值增长较快;无功功率显著增加,并与直流偏磁电流增加呈线性关系;各结构件中磁密升高,损耗增大,温升升高,当超过一定限值时,变压器将产生局部过热。     

特高压变压器用硅钢片应用磁性能的评估

IEC 60404仅指定了单片硅钢片的磁性能测试方法,难以满足特高压变压器用硅钢片应用磁性能的评估需求。为此,建立了基于铁心模型的硅钢片应用磁性能试验系统,对比研究了2种硅钢片牌号铁心模型的深度磁饱和特性、耐受直流偏磁特性及反复过励磁特性。研究结果表明:试样II铁心模型空载电流在100%~115%额定电压范围内明显大于试样I铁心模型,电流谐波含量及声级也有相同规律;相同直流偏磁电流下,试样Ⅱ铁心模型的空载损耗小于试样I铁心模型,直流偏磁电流大于1.0A后该趋势更加明显;反复过励磁条件下试样Ⅱ铁心模型空载电流及空载损耗波动范围较大,反复过励磁前后空载损耗变化率较小。最后,提出了适用于特高压变压器用硅钢片应用磁性能的8项评估指标,分析结果认为,试样Ⅰ及试样Ⅱ铁心模型在应用磁性能方面差别明显。研究结论为技术人员掌握硅钢片应用磁性能提供了新思路。     

特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算

通过获取特高压(UHV)变压器的电感-电流曲线和偏磁情况下空载电流峰值-直流偏磁电流曲线,提出了一种特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算方法,与直接用场-路耦合法的计算结果对比,验证了该实时计算模型的准确性;通过选取最优迭代算法和变步长策略,提升该模型计算的效率和实时性;由任意偏置量的直流数据,实现在ms级的时间内得到该直流偏置对应的电流波形。结果表明该特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算模型计算速度快,计算准确性高,在变压器直流偏磁电气参数扰动在线评估、防止保护拒动或误动和保障其他电气设备安全运行等方面具有广泛的应用前景。     

变压器直流偏磁对无功补偿电容器的影响

针对变压器发生直流偏磁时无功补偿电容器电流谐波过大的现象,基于Jiles-Atherton模型,在MAT-LAB平台下,建立了变压器直流偏磁仿真模型,仿真结果与实测数据符合很好。计算了不同直流偏磁电流条件下的电容器谐波电流,结果表明各次谐波随直流电流增加而近似呈线性增加,各电容器组之间发生4次谐波放大现象,容易造成电容器电流总有效值过大。通过增大串联电抗值来增加串联电抗率,可以避免4次谐波放大,增强无功补偿电容器组的直流偏磁承受能力。     

基于轴对称模型的特高压变压器直流偏磁分析

文中针对特高压自耦变压器三维模型直流偏磁计算耗时长的问题,通过分析特高压变压器的磁路结构特点,建立了特高压变压器的等效轴对称二维模型,有效减小直流偏磁计算规模。与三维模型进行对比,验证了轴对称模型的正确性和有效性。轴对称模型能够在较短的时间内完成偏磁计算,有效减少直流偏磁的计算工作量,且计算精度可以保证,相较于三维模型有一定优势。在轴对称仿真模型的基础上,进一步分析串联电阻及时间步长对直流偏磁计算精度的影响,并获得了串联电阻的取值范围。最后,通过时域场路耦合原理进行不同直流电流下的特高压变压器负载直流偏磁求解,分析直流偏磁的电磁效应。结果表明,随着直流偏磁电流的增加,励磁电流及绕组电流波形发生严重畸变,并产生很大的谐波分量,影响变压器乃至电力系统的安全稳定运行。     

基于动态电感-励磁电流曲线的特高压变压器空载直流偏磁计算

为提高特高压变压器直流偏磁的计算效率,提出了一种基于L-i(动态电感-励磁电流)曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法。通过增加串联电阻值,提高计算效率与稳定性。利用电压补偿方法有效消除增加串联电阻带来的计算偏差。为讨论L-i曲线方法与常规场路耦合算法的计算区别,根据特高压变压器的实际参数建立磁场模型,计算获得L-i曲线。与常规场路耦合算法相比,该方法根据电流大小通过三次样条插值计算获取动态电感值,无需返回磁场模型计算电感,可在较短时间内进行多个周期计算,提高直流偏磁的计算效率和精确性。     

多直流接地系统单极运行对沪西特高压变电站直流偏磁的影响

研究了上海周边7条超高压与特高压直流系统中有条或多条线路单极运行时,上海沪西等特高压变电站和上海500 kV电网的直流偏磁情况。电磁仿真计算各交流变电站的地电位分布与中性点偏磁电流,结果表明:多条直流线路单极运行时条线路上的电流不会通过其他线路回流,特高压变电站的直流电流在多条线路同时单极运行时的数值等于单条线路单极运行时的代数和,向家坝—上海、锦屏—苏南、三峡—上海这3条线路单极运行时对沪西变电站的影响大,使特高压变压器中性点偏磁电流超过5 A,约2.4?的变压器中性点串联电阻可较好地抑制沪西特高压变电站的直流偏磁电流。