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...     

500kV电力变压器直流偏磁损耗特性的仿真研究

局部过热是变压器发生直流偏磁现象时的一个重要特征。为了较为准确地分析变压器直流偏磁时的损耗特性及其诱发的局部过热问题,文中基于电路—磁路模型计算了500 kV变压器直流偏磁时的励磁电流,然后以此为边界条件建立了变压器的有限元分析模型,仿真研究了500 kV变压器的漏磁场和结构件损耗随直流分量的变化规律。计算结果表明,直流偏磁时,励磁电流、漏磁场、夹件和油箱表面的涡流损耗均随直流分量的增加呈现增大趋势。当变压器铁心工作在磁化曲线的饱和段时,励磁电流、夹件和油箱表面的涡流损耗的增幅加剧,可能会出现局部过热现象。研究结果可为变压器直流偏磁耐受性能分析提供理论依据。     

特高压变压器直流偏磁涡流损耗计算分析

为了分析直流偏磁对特高压自耦变压器结构件的损耗分布的影响,文中考虑拉板、夹件、铜屏蔽等结构件,并利用结构的对称性,建立特高压自耦变压器的1/8涡流场计算模型。以负载运行时不同直流偏磁下的线圈电流作为激励源进行瞬态仿真,分析了不同直流偏磁下变压器各结构件上的涡流损耗的分布规律。由结果可见,随着直流量的增大,各结构件上的损耗显著增大,且各结构件上的损耗分布不均匀,漏磁大的地方损耗较大。     

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。     

直流偏磁条件下单相三柱电力变压器的损耗计算

基于产品级的单相三柱变压器模型的大量测量结果,首次建立了处于不同直流偏磁水平的铁心的损耗-磁通密度(W-Bm)曲线族;运用MAGNET软件建立了变压器直流偏磁三维瞬态计算模型,按照空载、负载等不同运行工况完成了变压器内部磁场的分析计算,并以磁场计算结果为基础,计算了不同偏置直流电流条件下变压器的损耗和各构件的平均损耗密度。实际测量与仿真计算的比较表明:该变压器模型空载、负载偏磁损耗随不同直流电流的计算与试验变化趋势一致,仿真建模和计算结果是有效的。     

基于Jiles Atherton磁滞理论的直流偏磁下铁心损耗预测

直流偏磁下,变压器励磁电流畸变、损耗显著增加,导致变压器局部过热甚至绝缘老化。为了研究直流偏磁对变压器铁心损耗的影响,该文基于Jiles Atherton(JA)理论提出了一种新的铁心损耗预测方法。首先,在JA静态铁心磁滞模型基础上,依据铁心损耗分离理论,在无偏磁下建立考虑涡流损耗与异常损耗的铁心动态磁滞模型,并对模型中参数进行辨识;其次,采用爱泼斯坦方圈和逆变电源搭建了直流偏磁下磁滞回线测量系统,实测了不同直流偏磁下的磁滞回线,在此基础上获得直流偏磁下铁心动态磁滞模型参数辨识结果;最后分析了直流偏磁对模型参数的影响,并对模型参数中的动态损耗系数进行了拟合,以修正铁心动态磁滞模型,得到直流偏置下铁心损耗预测方法。通过算例的计算结果与实验结果的对比验证了文中所提出方法的正确性。     

基于动态J-A模型的直流偏磁条件下电工钢磁特性模拟及实验验证

直流偏磁下,变压器励磁电流畸变,损耗显著增加,导致变压器局部过热甚至绝缘老化。为研究直流偏磁对铁芯铁磁材料磁特性的影响,在经典Jiles-Atherton(J-A)理论基础上,依据损耗分离理论,建立了动态J-A模型。利用优化算法与损耗分离理论分别辨识与计算未引入直流偏磁量的静态模型参数和动态损耗系数,并通过仿真结果与实测数据对比,验证了模型的准确性。搭建电工钢磁性能测试系统,获得不同直流偏磁条件下电工钢的损耗及磁性能数据,并用于分析直流偏磁量对磁滞损耗、动态损耗的影响规律。基于分析得到的规律,提出一种对不同偏磁条件下铁磁材料的磁滞回线及磁损耗进行预测的新方法。对比预测结果与实验结果,发现二者拟合较好,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于场路耦合的换流变压器直流偏磁时激滋电流及损耗的仿真分析

提出了一种换流变压器的电路—磁路耦合模型。基于换流变压器的铁芯拓扑结构以及材料的饱和特性建立了磁路方程,将磁路方程与变压器一次侧、二次侧的电路方程进行耦合,得到了电路—磁路耦合模型。将该研究方法用于一台换流变压器有限元模型,对比分析了该变压器在正常运行与直流偏磁两种工况下的励磁电流以及各结构件的损耗。结果表明,该研究方法可以有效准确地分析换流变压器在直流偏磁下的励磁电流及损耗。     

特高压变压器直流偏磁计算及无功功率特性分析

针对变压器的直流偏磁问题,分析了特高压变压器直流偏磁时无功损耗的响应机理,给出无功损耗计算方法,进行无功损耗特性分析。采用增加串联电阻的方法,提高计算电流中直流分量的计算精度。结合电压补偿,消除增加串联电阻后导致的电压下降问题。根据特高压变压器的实际参数,建立变压器的场路耦合模型,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的仿真计算。研究表明,变压器直流偏磁时,励磁电流波形严重畸变。随着直流偏磁电流的增加,特高压变压器的空载无功功率逐渐增加,直流偏磁电流超过一定范围后,无功功率随着直流偏磁电流的增加近似呈线性增加。相同直流偏磁电流时,负载下的无功功率明显大于空载下的无功功率。相比于无直流偏磁时的无功功率,相同直流偏磁电流时,空载与负载下的无功增额大体相同。     

基于自身结构改进的变压器直流偏磁抑制措施研究与实现

高压直流输电系统中存在直流偏磁问题,直流偏磁产生的谐波会严重危及电网的安全运行。文中基于变压器铁心的直流偏磁特性及变压器自身结构特点提出了一种基于变压器自身结构的变压器直流偏磁抑制措施,达到变压器直流偏磁抑制的目的。首先应用PSCAD软件对试验变压建模并搭建仿真回路进行了原理验证;其次研制了一台变压器模型样机并开展了直流偏磁抑制试验;最后将变压器模型样机与一台同规格变压器进行了性能对比试验研究。试验结果表明,该方法能在不增加变压器损耗、温升的条件下有效抑制变压器直流偏磁,试验数据证明了该方法的有效性和正确性。