基于场路耦合和土壤参数优化的直流偏磁治理研究

针对广域大地条件下交流电网的直流偏磁评估与治理问题,基于场路耦合法建立了考虑线路实际运行拓扑与运行方式的直流偏磁计算模型,并提出基于试验数据的土壤模型参数优化方法,以提高模型计算精度。将上述方法应用到丽水电网2019年实际网络拓扑下的直流偏磁风险治理中,结合3次直流偏磁试验测量结果对土壤模型参数进行优化,优化后偏磁电流仿真结果与实测值的偏差减小了44%～69%。利用优化后的计算模型,结合偏磁电流的转移特性给出了综合直流偏磁治理方案,该方案可供大型交流电网的直流偏磁分析与治理参考。     

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理

针对±800 k V溪洛渡—浙西(简称溪浙)直流工程对浙江电网直流偏磁的影响,开展了受端电网直流偏磁研究。根据浙江电网拓扑结构与广域大地模型,基于场路耦合的方法建立了溪浙直流受端电网直流偏磁仿真模型,并通过测试结果验证了模型的准确性。针对浙江电网的特点,提出直流偏磁的治理思路,确定了500、220、110 k V变压器的直流偏磁治理标准分别为20、15、10 A。通过多次仿真与试验修正,提出了电容电阻结合、分阶段递进式的直流偏磁治理方法。经过3个阶段,对46座直流偏磁超标的变电站进行了治理,有效的抑制了浙江电网的直流偏磁水平。     

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理EI北大核心CSCD

针对±800 k V溪洛渡—浙西(简称溪浙)直流工程对浙江电网直流偏磁的影响,开展了受端电网直流偏磁研究。根据浙江电网拓扑结构与广域大地模型,基于场路耦合的方法建立了溪浙直流受端电网直流偏磁仿真模型,并通过测试结果验证了模型的准确性。针对浙江电网的特点,提出直流偏磁的治理思路,确定了500、220、110 k V变压器的直流偏磁治理标准分别为20、15、10 A。通过多次仿真与试验修正,提出了电容电阻结合、分阶段递进式的直流偏磁治理方法。经过3个阶段,对46座直流偏磁超标的变电站进行了治理,有效的抑制了浙江电网的直流偏磁水平。     

酒—湖线对湖南电网变压器的直流偏磁影响研究

为分析酒—湖特高压直流输电工程产生的直流偏磁对湖南电网的影响,本文基于场路耦合方法,建立湖南交流电网直流电流分布模型,实测获得湖南地区典型土壤电阻模型;通过建立测试模型,验证建模方法的有效性;计算直流接地极注入5 000 A入地电流后湖南电网220kV及以上变电站的直流偏磁情况,并对计算结果进行讨论。     

特高压直流输电工程受端电网直流偏磁电流分布研究

基于场路直接耦合方法,建立了±800 kV溪浙特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁仿真计算模型,通过仿真计算结果与现场测量数据的对比、分析,验证了计算模型的准确性。在此基础上,进一步研究了表层与深层土壤电阻率、站点与直流接地极之间的距离、多台变压器并列运行对直流偏磁电流分布的影响,可为工程交流电网直流电流分布计算及直流偏磁治理提供参考。     

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。     

单相变压器在不同直流注入方式下的偏磁效应

利用时域场路耦合方法分析了不同直流注入方式对变压器交流励磁的影响,将变压器直流偏磁计算转换为场的耦合计算和路的耦合计算,用场模型计算动态电感,以路模型求解时域过程,通过计算耦合参数分析变压器电磁参数在直流扰动下的变化规律,对比了不同直流注入方式对变压器偏磁效应的影响。最后将仿真计算与实验结果对比,结果验证了理论分析的正确性。     

基于多场耦合的变压器偏磁振动建模与仿真分析

变压器受偏磁影响时振动异常剧烈,基于变压器电磁力场耦合方式,采用有限元仿真与振动测试技术深入研究了变压器铁芯和绕组的偏磁振动特性。首先对变压器铁芯和绕组的电磁场数学模型进行推导,建立直流偏磁条件下的振动模型。然后将推导的数学模型应用到变压器振动分析的多场耦合建模中,以一次侧电压变量作为激励,仿真分析不同直流偏磁铁芯、绕组的机械响应情况。仿真结果与实测结果对比分析,验证了提出的变压器偏磁振动的多场耦合分析方法的有效性。     

天中直流工程入地电流对新疆哈密地区交流电网的影响

为分析天中线直流工程入地电流对当前哈密电网的影响,需建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。基于场路耦合方法,根据哈密地区交流电网拓扑结构,将包括变压器、线路的地上模型和包括接地电阻、地表电位的地下模型结合起来,建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。通过仿真计算和实地测量验证了模型的准确性,并得到了哈密电网采用当前运行方式下,部分变压器将存在严重的直流偏磁风险的结论。在哈密地区交流电网当前运行方式的基础上,提出合理的治理措施。通过仿真计算和实地测量,验证了针对当前哈密电网直流偏磁问题治理措施的有效性,最后对后续治理措施进行了探讨。     

单相四柱试验变压器铁心磁化曲线等效与直流偏磁分析

在单相四柱式自耦变压器试验平台上,开展了空载及负载直流偏磁试验,基于试验数据分析了试验变压器直流偏磁后的电流、谐波、无功功率的变化规律。基于硅钢片接缝结构和空载试验数据得到2种不同的铁心磁化曲线模型,以提高电流的计算精度,并对比分析了不同的磁化曲线在计算无直流偏磁和有直流偏磁下的空载电流的区别。基于场路耦合模型,仿真分析了变压器负载直流偏磁下的磁场分布。研究方法及结论为试验变压器后续的直流偏磁下的温升研究奠定了基础。     

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...     

高压直流接地极单极运行对变压器脉动冲击

讨论了直流接地极双极转单极大地方式运行时,偏磁电流对近区变压器励磁特性的影响.基于场路耦合原理建立了变压器直流偏磁联合仿真模型,分析了接地极单极大地方式运行对交流电网以及变压器励磁特性的作用机理.通过仿真模型分析,结果表明:直流接地极双极转单极大地方式运行时,流过交流电网的偏磁电流为随时间变化的脉动型直流电流,其侵入变...     

多直流外送电网直流偏磁影响及治理研究

针对宁夏地区已投运和即将投运的直流输电工程产生的直流偏磁风险,进行了宁夏电网直流偏磁研究。通过综合分析宁夏地区2020年电网结构及土壤结构,建立了直流偏磁仿真模型。根据银川东-山东、灵州-绍兴、上海庙-临沂3个直流输电工程不同运行状况,对宁夏电网220 kV以上厂站进行直流偏磁仿真分析。仿真结果表明,在直流输电工程单极大地情况下,有多个变电站/电厂的主变压器存在直流偏磁风险,尤其在2个工程单极大地运行情况下直流偏磁更为严重。结合灵绍特高压直流工程调试,对采用该模型当年电网结构的仿真结果进行实测验证,采用电容型隔直装置对部分变电站进行了直流偏磁治理工作,取得了良好的效果。     

定点时间周期有限元法及其在变压器直流偏磁特性分析中的应用

根据稳态激励下电磁场场量周期性变化的特点,以矢量磁位和激磁电流为未知量,利用场路耦合的时间周期有限元法对变压器直流偏磁问题进行研究。采用能量法确定2D磁系统等效厚度,结合局部收敛的固定点法,选择合适的收敛因子及方程初值,有效地提高了基于场路耦合的时间周期有限元法方程的计算精度和计算效率。针对叠片铁心模型进行了不同条件下直流偏置的实验和计算,计算结果和测量结果基本吻合,验证了该方法在变压器直流偏磁计算中的适用性。通过人为增大电阻,设置补偿电压,为变压器在直流偏磁计算中因内阻小,电感变化剧烈而引起的不稳定问题提供了一个解决思路。     

基于有限元的场路模型在变压器直流偏磁中的应用

变压器直流偏磁三维电磁场的数值计算是备受关注的前沿课题。文中提出场路模型的分析方法,建立变压器电磁场模型,推导瞬态激励下的系统响应方程。运用有限元进行电磁场数值分析,并将计算结果反馈电路系统。通过实际单相变压器建模,进行负载和空载数值计算,并成功仿真直流偏磁问题,结果验证场路方法的合理性和有效性,通过总结其规律,为大型电力变压器暂态建模分析提供依据。     

基于ANSYS Maxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真

为研究西北电网750kV变压器遭受直流偏磁的影响,基于有限元原理使用实际750kV自耦变压器参数建立了场路耦合模型,并根据自耦变压器高中压绕组电气连接特点,考虑偏磁直流电流不同流通路径和大小,对750kV变压器励磁电流的变化和内部磁场分布进行了仿真分析。结果表明:励磁电流和低次谐波会随着直流偏磁增加而急剧增加,不同情况下变压器铁芯铁轭部分磁感应强度变化最为明显;同时单侧旁轭上的调压绕组流过的偏磁直流电流越多,铁芯左右侧不对称饱和程度越严重。相关结论为考虑直流偏磁时750kV自耦变压器的设计和维护提供了参考。     

直流偏磁对换流变压器运行影响分析

特高压直流工程因为输送容量大、传输距离远等优势在近年得到迅速发展和工程实践。但特高压直流工程一直存在直流偏磁现象,直流偏磁电流会导致特高压直流换流变压器的励磁电流畸变,引起振动和噪声加剧等不利影响,严重情况下会威胁换流变的安全稳定运行。首先对直流偏磁产生的原理进行了分析,通过计算确定了实际特高压直流工程中各因素的影响程度,搭建了特高压换流变铁芯模型对其励磁特性进行了仿真研究和试验验证。并利用有限元仿真对直流偏磁影响下的换流变振动和噪声进行了多物理场耦合建模和计算分析。研究结果对后续特高压直流工程中换流变压器的研制及换流站噪声超标的解决措施具有重要指导意义。     

有限元电路—磁场耦合的三相变压器直流偏磁仿真

直流输电单极—大地运行时,地中直流通过大地和电网构成回路在变压器中流通,使变压器铁心磁通增大,发生磁饱和,从而影响变压器的正常传变特性,发生直流偏磁。因此,计算直流输电引起的直流偏磁磁场,需要综合电路—磁场来分析。本文克服一般变压器直流偏磁磁场分析脱离电路的缺陷,采用多物理场耦合分析软件(COMSOL)进行基于电路—磁场耦合三相变压器直流偏磁仿真,详细进行了不同偏置电压下的不同结构的三相变压器的偏磁情况。     

变压器直流偏磁影响因素研究

为了有效地制定直流偏磁抑制措施,有必要对直流偏磁电流的影响因素进行全面的研究。基于场路直接耦合法,采用CDEGS软件建立了简化的交流网络模型,计算了不同变电站参数、线路参数和接地极形状下的变压器直流偏磁电流值。研究结果表明,接地电阻小、出线回数多、并联接地变压器台数少及含有较大地理跨度输电线路的站点具有较高的直流偏磁风险,而直流接地极的形状对交流电网的直流电流分布影响不大。研究结果可为直流接地极的选址和直流偏磁的治理提供参考。     

±800 kV直流输电工程对地区电网750 kV变压器直流偏磁的影响及治理措施

直流输电工程在单极-大地回线或双极不平衡方式运行时,由于在大地回路中电流的存在,会引起附近变压器产生直流偏磁现象。应用基于场路耦合模型的直流分布计算软件,计算了天一中直流单极不平衡运行方式下甘肃酒泉地区电网各750 kV变电站变压器的中性点直流电流分布情况,并对各站计算值与实测值进行了比对。选择存在较大直流偏磁电流的750 kV沙洲变电站主变压器,通过相关参数计算和选择,提出了隔离变压器中性点直流偏磁电流的措施。提出的直流偏磁治理方案对750 kV变压器的直流偏磁治理具有一定的借鉴意义。