直流偏磁下单相变压器的传输线模型

为了研究直流偏磁对单相变压器运行性能的影响,依据传输线及Jiles-Atherton铁磁磁滞理论,建立了直流偏磁下单相变压器的传输线模型,同时,考虑了铁心材料的涡流效应、绕组铜耗及漏磁等因素,应用牛顿—拉夫逊迭代方法,对模型进行了时域仿真计算,实现对单相变压器直流偏磁特性的分析,分析结果表明,直流偏置水平的升高,使动态磁滞曲线不再对称并不断趋于饱和;励磁电流波形发生畸变,谐波含量增加;且励磁电流峰值及各谐波含量的幅值随偏磁水平的增加呈线性上升趋势。计算结果与实验结果相吻合,证明了直流偏磁下单相变压器传输线模型的正确性和有效性。     

基于Jiles-Atherton磁滞理论三相三柱变压器直流偏磁的电磁混合模型

直流输电系统单极运行情况下,直流通过变压器接地中性点,构成交流系统变压器的直流偏磁,准确获得变压器铁心的磁性能并建立变压器暂态模型是分析偏磁问题的关键。介绍了基于反映物理机制的Jiles-Atherton磁滞模型模拟铁心磁化性能、以三相三柱式变压器铁心和绕组的空间结构为基础、建立的变压器电磁混合模型,研究了偏磁条件下励磁电流及其谐波的规律特性。并与实测数据进行对比分析,结果表明:实验结果和计算结果吻合,本文提出的变压器电磁混合模型具有一定的可行性,提高了磁路耦合变压器模型的精度。     

单相变压器直流偏磁试验与仿真

6台单相变压器组成三相组式变压器，分别对变压器开路、低功率三相四线制对称负载、低功率三相四线制不对称负载、低功率三相三线制不对称负载和额定功率下三相四线制对称负载5种情况下的变压器一次绕组电流、一次和二次绕组电压就不同直流入侵情况下进行了测量。研究变压器以上5种工作状态下，直流入侵导致的励磁电流和一次绕组电流畸变和谐波分布、一次绕组电流峰值和各次谐波与直流电流的关系曲线、不同运行方式对直流偏磁的影响。试验发现，变压器直流偏磁将导致空载电流畸变，空载电流峰值及各次谐波随直流电流的增加直线上升。谐波阶次越低，增加速度越快。变压器负载情况下，功率越大，奇次谐波随直流的变化增加速度越慢，偶次谐波增长速度基本不受负载的影响。利用非线性磁滞回线与励磁电流波形的关系，对试验模型进行了仿真计算，同时得到了变压器铁心无直流偏磁和有直流偏磁下的磁滞回线。计算模型建立在Jiles-Atherton理论基础上，计算与试验吻合较好，验证了变压器非线性模型的有效性和正确性。     

直流偏磁下不同磁化曲线对变压器铁心损耗仿真的影响

直流偏磁下变压器铁心材料磁化特性采用不同的表述方式,将会产生不同的损耗仿真结果。本文基于爱泼斯坦方圈试验测量了30ZH120取向硅钢片的交流磁滞回环和交流偏磁磁滞回环,详细阐述并解释了交流磁化曲线、直流磁化曲线、平均磁化曲线、交流偏磁磁化曲线和交直流共同作用下磁化曲线的提取方法。从实验数据和理论分析的角度指出了交直流共同作用下磁化曲线与直流磁化曲线是同一条曲线。以两台干式变压器产品模型为例,设计并搭建了使变压器工作在直流偏磁条件的实验电路,测试并仿真计算了直流偏磁下电力变压器铁心的空载损耗。研究表明,计算分析直流偏磁电工设备时,可以用直流磁化曲线描述硅钢片材料的磁性能,为提高直流偏磁下变压器损耗仿真准确性提供了参考依据。     

一种用于变压器直流偏磁状态下的改进型Jiles-Atherton模型EI北大核心CSCD

Jiles-Atherton(J-A)理论在半宏观磁滞建模领域应用广泛。但因存在仅包含交流分量、对偏磁状态下的磁滞曲线描述不完整等缺陷,致使基于其建立的变压器直流偏磁模型存在较大误差。首先对正常励磁状态下的J-A公式进行推导修正。基于此通过引入直流分量,改进了J-A理论在直流偏磁状态下的无磁滞磁化曲线和磁化强度的微分表达式,并对其牵制系数k进行修正。接着提出一种基于改进J-A公式的变压器直流偏磁模型。最后,用一台500 kV电网的算例变压器来验证改进J-A公式用于变压器直流偏磁时的准确性。经验证,修正模型仿真结果与实测数据误差更小,在不改变原J-A理论物理机制的前提下改进模型能得到偏磁状态下的非对称磁滞曲线且可以更加精确的描述励磁电流值。     

一种用于变压器直流偏磁状态下的改进型Jiles-Atherton模型

Jiles-Atherton(J-A)理论在半宏观磁滞建模领域应用广泛。但因存在仅包含交流分量、对偏磁状态下的磁滞曲线描述不完整等缺陷,致使基于其建立的变压器直流偏磁模型存在较大误差。首先对正常励磁状态下的J-A公式进行推导修正。基于此通过引入直流分量,改进了J-A理论在直流偏磁状态下的无磁滞磁化曲线和磁化强度的微分表达式,并对其牵制系数k进行修正。接着提出一种基于改进J-A公式的变压器直流偏磁模型。最后,用一台500 kV电网的算例变压器来验证改进J-A公式用于变压器直流偏磁时的准确性。经验证,修正模型仿真结果与实测数据误差更小,在不改变原J-A理论物理机制的前提下改进模型能得到偏磁状态下的非对称磁滞曲线且可以更加精确的描述励磁电流值。     

交直流混杂环境下三相变压器绕组振动研究

针对三相变压器在交直流混杂环境下的直流扰动问题,研究其绕组振动特性。建立Y/D变压器直流入侵状态方程,通过电磁耦合迭代辨识绕组电流,利用振动谐响应模型分析绕组振动。仿真计算变压器在不同运行方式下的直流偏磁电磁特性,研究不同直流扰动时绕组电流的变化及其振动特性,同时将不同条件下的绕组振动情况进行对比并总结规律。搭建三相变压器动模实验平台,开展380V变压器空载和负载直流扰动实验,获取绕组电流与振动信息。利用实验数据验证仿真结果的正确性。     

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。     

直流偏磁对三相电力变压器的影响

为了研究直流偏磁对电力变压器运行性能的影响,基于改进的变压器直流偏磁电路-磁路耦合模型,考虑铁心材料的涡流效应,定量分析了不同铁心形式和绕组联结的电力变压器产品直流偏磁下的励磁特性、漏磁特性、二次感应电动势特性和心柱直流偏置特性。通过定义变压器的直流偏置系数,统一评估了不同产品的耐受直流偏磁能力。分析结果表明,变压器直流偏置水平的升高使励磁电流波形畸变,谐波含量增加;绕组外漏磁加剧;同时二次感应电动势保持不变。三相三柱式铁心变压器受直流偏置的影响最小,而YN,yn联结单相三柱变压器组受直流偏置的影响最大。三角形联结绕组的存在对提高变压器的直流偏磁耐受能力具有积极意义。     

复杂运行工况下变压器直流偏磁的抑制

为了抑制复杂工况下变压器的直流偏磁,提出了考虑抑制措施的变压器绕组直流电流分布计算模型以及变压器直流偏磁风险的磁动势评估模型.通过实例对各种抑制措施的效果进行了交叉对比.结果表明:绕组的等效直流磁动势是变压器直流偏磁风险的决定性因素.在复杂运行工况下,不合理地使用抑制措施会令变压器直流偏磁危害加剧.电流注入法可以令自耦变串联绕组和公共绕组通过反向的直流电流,实现了等效磁动势的相互抵消,可以有效抑制复杂运行方式下500 kV变压器的直流偏磁危害.     

基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型

提出了一种基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型；通过分析三相多芯柱变压器磁路模型并应用对偶性原理，建立了考虑电路与磁路耦合的变压器暂态计算模型，采用Jiles-Atherton铁磁磁滞模型来描述铁心模块的饱和以及磁滞效应，而涡流和杂散损耗用一个等值电阻替代，零序磁通用一个线性电感以及反映其涡流损耗的电阻代替；该模型可以计算分析直流偏磁和空载合闸等情况下变压器励磁电流以及铁心磁通等电气参数；算例分析结果与实验结果的对比证明了该模型的准确性。     

直流输电接地极电流对不同结构变压器影响研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了直流接地极电流对组式、三相三柱式和三相五柱式等不同结构变压器的影响。仿真结果表明：组式变压器由于具有独立的磁通回路,磁阻小,受直流偏磁影响最大;三相三柱式变压器铁芯中无直流通道,磁阻大,受直流偏磁影响较小;而三相五柱式变压器虽有磁回路,但铁芯面积比单相变压器小,受直流偏磁影响介于前二者之间。     

直流输电接地极电流对不同结构变压器影响研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了直流接地极电流对组式、三相三柱式和三相五柱式等不同结构变压器的影响.仿真结果表明:组式变压器由于具有独立的磁通回路,磁阻小,受直流偏磁影响最大;三相三柱式变压器铁芯中无直流通道,磁阻大,受直流偏磁影响较小;而三相五柱式变压器虽有磁回路,但铁芯面积比单相变压器小,受直流偏磁影响介于前二者之间.     

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磁电流的增大而增大.由于地磁感应电流(GIC)波形的短时脉冲特性,GIC作用下的变压器顶层油温升和绕组热点温升均低于相同直流偏磁电流下的稳态温升.本文的研究方法和结论对变压器耐受直流偏磁能力的研究具有一定的参考价值.     

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。     

考虑铁磁磁滞的变压器励磁涌流仿真分析

提出了一种考虑铁芯铁磁磁滞的变压器电磁暂态模型,并对变压器空载合闸时的励磁涌流现象进行了仿真研究。基于目前工程中应用较为广泛的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理建立铁芯磁滞磁化曲线模块,通过设置适合的参数计算得到了与实际测量值较为吻合的 B-H曲线;通过分析单相三绕组变压器铁芯绕组结构及其电路模型,得到其电磁暂态计算模型;通过分析三相五柱式变压器磁路结构并利用对偶性原理,得到了其暂态计算分析模型。利用所建立的暂态计算模型对单相三绕组变压器的励磁涌流现象进行了仿真研究,仿真计算结果与实际试验测量结果的对比证明所提出的暂态计算模型的正确性和有效性;同时也对三相变压器组和三相五柱式变压器空载合闸时的励磁涌流进行了仿真计算,仿真结果证明所提出的暂态计算模型能够准确地分析变压器空载合闸时的励磁涌流现象。     

复杂运行工况下变压器直流偏磁的抑制

为了找到复杂运行工况下变压器直流偏磁的抑制策略,提出了一套变压器绕组直流电流分布计算模型及磁动势评估模型。通过某变电站直流偏磁计算结果及实测数据结果,说明模型的准确度较高。应用该模型分析复杂工况下变压器直流偏磁的策略,说明了在复杂工况下单一应用电流注入法及补偿法应用的限制,提出了一套综合的变压器直流偏磁的抑制策略,这一策略能改变复杂工况下变压器直流偏磁危害。     

500 kV电力变压器直流偏磁耐受性能的仿真研究

为了深入研究500 kV电力变压器的直流偏磁耐受性能,根据J-A磁滞回线理论,基于电路磁路模型建立了500 kV自耦变压器的直流偏磁仿真模型,通过改变J-A模型中的关键参数,仿真研究了矫顽力、剩磁和磁滞损耗等硅钢片磁化特性对500 kV变压器直流偏磁耐受性能的影响。仿真结果表明,变压器直流偏磁时,励磁电流出现畸变,有偶次谐波出现,励磁电流随直流分量的增大呈现不同的增幅。当磁滞回线的矫顽力增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅变小。当剩磁和磁滞损耗增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅加剧。研究结果可为大型变压器直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁抑制措施提供理论依据和新思路,具有一定的实用价值。     

直流偏磁条件下变压器的建模及励磁特性研究

为研究偏磁现象对变压器的影响,提出了一种直流偏磁条件下的变压器建模方法,该方法首先基于JA磁化理论建立铁芯的动态磁化曲线,然后从变压器电磁关系出发,利用统一电磁等值电路UMEC模型推导出自感和互感构成的变压器方程,两者结合建立了适用于直流偏磁工况下的变压器仿真模型。利用该模型分析了不同直流偏磁情况下,变压器空载时的铁芯磁化特性、励磁电流及各次谐波变化。结果表明,该模型能够反映直流偏磁时变压器铁芯的磁滞特性和磁导的非线性,较为精确地仿真出铁芯饱和情况及励磁电流幅值和波形畸变情况,为研究变压器偏磁时的励磁特性提供了有效的手段。     

三相变压器直流偏磁仿真分析

建立一种新的直流偏磁下三相三柱和三相五柱变压器的电路-磁路耦合模型,磁路模型中考虑了变压器的涡流损耗、铁芯拓扑结构及材料的饱和特性.将涡流产生的磁动势列入磁路方程,磁路方程与电路方程进行耦合,并结合铁芯的非线性特征曲线形成非线性方程组,通过求解该方程组,实现对三相三柱和三相五柱变压器直流偏磁特性的仿真分析.仿真结果证明所提模型能够准确地分析三相变压器的直流偏磁现象.