電力變壓器直流偏磁問題的工程模擬.pdf

1、電力變壓器直流偏磁現(xiàn)象是變壓器的一種非正常工作狀況，是指在交流變壓器激磁電流中出現(xiàn)了直流分量，導(dǎo)致變壓器鐵心中產(chǎn)生直流磁通。它使激磁電流峰值顯著增大、波形嚴重不對稱和畸變，產(chǎn)生大量諧波,導(dǎo)致鐵心振動加劇，而且可能引起系統(tǒng)保護繼電器的誤動作，危害變壓器和電力系統(tǒng)的安全運行；引起變壓器，漏磁增加，損耗、溫升增大，并可能引發(fā)金屬結(jié)構(gòu)件局部過熱。
　　 本文結(jié)合河北省自然科學(xué)基金重大資助項目《特高壓電磁場的綜合效應(yīng)研究》(No.E200

2、6001036)的要求，對電力變壓器直流偏磁問題進行了實驗研究和仿真分析。對實驗研究所得數(shù)據(jù)進行了處理和分析，獲得了電力變壓器直流偏磁條件下“疊積型”鐵心材料的電磁性能參數(shù)。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直流偏磁磁滯模型對該材料的磁滯回線進行了模擬并對激磁電流進行計算。建立了便于工程應(yīng)用的三維有限元仿真模型，對直流偏磁條件下變壓器鐵心的磁通分布和損耗分布進行了研究。主要內(nèi)容如下：
　　 1.提出可行的變壓器直流偏磁實驗方案，建立能真實地模擬在線運

3、行的電力變壓器發(fā)生直流偏磁狀況時的實驗系統(tǒng)，并對相關(guān)模型進行實驗研究。
　　 2.根據(jù)變壓器直流偏磁的基本特征，從工程應(yīng)用的角度系統(tǒng)研究電力變壓器遭受直流偏磁時鐵心的電磁特性問題?；谕耆凑针娏ψ儔浩麒F心的標準設(shè)計和疊裝工藝制作的產(chǎn)品級模型，對“疊積型”鐵磁材料在直流偏磁條件下的平均B-H曲線、Φ-I曲線，損耗曲線等進行了詳細考察，并與“標準條件”下獲得的材料屬性進行了對比分析，以解決直流偏磁仿真研究中依賴的那些材料特性問題。

4、
　　 3.根據(jù)實驗獲得的“疊積型”鐵磁材料在直流偏磁工作條件下的材料性能數(shù)據(jù)，提出并建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直流偏磁磁滯模型，預(yù)測材料在不同的交流工作點以及不同的偏置磁場作用時材料的磁滯回線，為計算繞組的激磁電流和考慮磁滯特性的電磁場數(shù)值計算奠定基礎(chǔ)。
　　 4.提出一種求解變壓器在直流偏磁條件下繞組激磁電流以及鐵心直流偏置磁通的工程方法，進而確定了不同偏磁工況下激磁電流和鐵心中工作磁通的波形。對激磁電流計算結(jié)果進行分析并與實驗獲

5、得的數(shù)據(jù)進行對比，驗證該計算方法的有效性。
　　 5.針對目前廣泛采用的兩種引入直流量的實驗方案(即直流量在同一個激磁繞組中串聯(lián)加載和直流量分別在兩個激磁繞組中并聯(lián)加載)，用實驗結(jié)合仿真的辦法對其進行了研究，考察了兩者在直流偏磁實驗中的區(qū)別和聯(lián)系，從而確定了更接近直流偏磁真實情況且切實可行的實驗方案，并為三維有限元仿真模型的建立提供參考。
　　 6.確定電力變壓器發(fā)生直流偏磁時的模型參數(shù)，利用三維電磁場分析軟件MagNe