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直流偏磁下磁控电抗器铁芯矢量电磁振动特性

高电压技术 2024年第5期50卷 2270-2281,I0040页

作者：贲彤侯露倩陈龙张平闫荣格三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 湖北省微电网工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130

在交直流共同激励的工作方式下,磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)受直流偏磁的影响,其电磁特性及振动特性会发生极大的变化。为了精确模拟材料在直流偏磁下的磁化及振动特性,首先基于电工钢片的矢量磁致伸缩逆模型和磁... 详细信息

在交直流共同激励的工作方式下,磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)受直流偏磁的影响,其电磁特性及振动特性会发生极大的变化。为了精确模拟材料在直流偏磁下的磁化及振动特性,首先基于电工钢片的矢量磁致伸缩逆模型和磁特性测量曲线,采用速度可控粒子群优化(velocity-controlled particle swarm optimization,VCPSO)算法提取并优化模型参数,对磁控电抗器铁芯电工钢片的磁滞和磁致伸缩特性进行分析,并对比实验和仿真曲线,验证磁化特性仿真的准确性;其次,结合矢量磁致伸缩逆模型与MCR有限元模型,模拟MCR铁芯在不同直流偏磁下的矢量电磁振动特性,并分析MCR铁芯位移波形的谐波分量。最后,搭建MCR振动测试系统,验证模型仿真的准确性。研究结果可为磁控电抗器铁芯振动的相关研究提供参考。

关键词：磁控电抗器直流偏磁磁致伸缩电磁振动 Jiles-Atherton磁滞模型

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换流变压器直流偏磁对油箱涡流损耗的影响

电工技术学报 2023年第8期38卷 2004-2014页

作者：黄天超王泽忠李宇妍华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

换流变压器直流偏磁状态下油箱涡流损耗会大幅增加,导致变压器温度升高,威胁其安全稳定运行,因此快速评估直流偏磁下油箱涡流损耗的大小就显得十分必要。该文首先分析了换流变压器在额定和空载直流偏磁状态下油箱表面漏磁场的分布特点... 详细信息

换流变压器直流偏磁状态下油箱涡流损耗会大幅增加,导致变压器温度升高,威胁其安全稳定运行,因此快速评估直流偏磁下油箱涡流损耗的大小就显得十分必要。该文首先分析了换流变压器在额定和空载直流偏磁状态下油箱表面漏磁场的分布特点。再结合实际换流变压器非线性负载电流和励磁电流波形,得到了不同换流器触发角和直流电流下油箱涡流损耗的变化规律。并在IEC/IEEE 60076-57-129标准的基础上,给出了换流变压器直流偏磁状态下油箱涡流损耗的计算公式。针对一台800 kV单相四柱式换流变压器,利用场路耦合法进行油箱涡流损耗有限元计算。通过对损耗仿真数值以及油箱表面磁通密度和涡流损耗分布的分析,验证了理论分析的正确性,并获得了不同工况下,计算公式中的损耗占比值。利用不同属性的线性负载替代换流器触发角的变化,对两台单相四柱式380 V交流变压器进行了直流偏磁实验,进一步验证了理论分析的正确性。

关键词：直流偏磁换流变压器换流器触发角油箱涡流损耗

直流偏磁对电网影响的差异性分析及治理策略研究

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直流偏磁对电网影响的差异性分析及治理策略研究

作者：马书民华中科技大学

学位级别：硕士

为响应“西电东送、南北互供、全国联网”的电网发展战略,以高压直流输电为代表的新型输电技术逐渐受到了人们的广泛关注与重视。相比于传统输电技术,直流输电具有输送容量大、输电距离长、输送效率高等显著优点,能与交流输电技术在多... 详细信息

为响应“西电东送、南北互供、全国联网”的电网发展战略,以高压直流输电为代表的新型输电技术逐渐受到了人们的广泛关注与重视。相比于传统输电技术,直流输电具有输送容量大、输电距离长、输送效率高等显著优点,能与交流输电技术在多方面形成互补,两者协同共同构建起安全、经济、可靠的坚强输电网架。然而,随着近些年特高压输电技术的快速发展与应用,与之相伴产生的直流偏磁问题也日益凸显,对电网的安全稳定运行提出了新的挑战。一方面,直流偏磁的诱因种类多,具有易发、频发的特点;另一方面,直流偏磁的危害性强、涉及面广,将对社会的各个方面造成不利影响。为此,本文针对直流偏磁的危害性以及现有偏磁治理过程中存在的难题,以满足电网安全、可靠运行为偏磁治理目标,研究提出了两种应对直流偏磁危害的电网响应策略,分别从设备级和系统级两个方面实现直流偏磁的有效治理。本文研究内容如下:首先,介绍了两种典型直流偏磁现象的产生机理,并针对两种偏磁现象的特性进行归纳对比。进一步地,分别针对变压器以及保护用电流互感器,研究对比了HVDC型/GIC型直流偏磁在诱发不同电气设备磁饱和过程中的差异性,总结了两种直流偏磁对电网一/二次设备正常运行造成的不利影响,并对两种直流偏磁类型的危害程度进行了讨论,最终通过仿真验证了理论分析的正确性。其次,针对目前单一化、应急式设备级治理策略不能满足复杂电网直流偏磁治理需求的现状,从全局规划角度出发,提出了一种基于隔直/连续型均直装置全局混合配置的直流偏磁治理新策略,力图在治理效果和投资运行成本上取得平衡。所提策略以所有工况下中性点电流最大值最小和投资成本最低为目标,采用量子蚁群算法进行多目标优化,得到偏磁治理设备的可选配置方案集;继而引入继电保护可靠性及对交流拓扑适应性两种校核手段,对优化所得Pareto解集进行进一步筛选,最终确定最佳的混合配置方案。仿真算例表明,相比于传统治理方法,所提策略具有显著的可行性及优越性。最后,针对系统级偏磁治理策略在实际应用领域几近空白的现状,提出了一种计及直流偏磁综合治理效果的接地极选址方案评估及优选策略研究。新策略选取治理效果、投资成本、环境影响以及未来电网适应性作为综合评估指标,并建立基于上述指标的合理评估模型,采用基于相对熵的组合赋权法进行赋权排序,最终选出最优选址方案。值得一提的是,新策略综合考虑多种因素的影响,使得选址结果更全面、合理。此外,所采用的组合赋权法分别从主观和客观两方面进行定性分析与定量计算,避免单一赋权法的局限性。最后通过仿真验证了所提策略的有效性及可靠性。

关键词：直流偏磁电流互感器饱和隔直装置连续型均直装置量子蚁群算法接地极选址综合评估指标组合赋权法

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直流偏磁对换流变压器运行影响分析

高电压技术 2021年第6期47卷 2206-2213页

作者：童轶祝全乐贺立赵小军国网国际发展有限公司北京100031 国网经济技术研究院有限公司北京102209 华北电力大学电力工程系保定071003

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... 详细信息

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。

关键词：特高压直流偏磁换流变压器振动噪声励磁特性

直流偏磁下开磁路电压互感器传变特性仿真研究

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中国测试 2022年第9期48卷 177-184页

作者：王健刘浩刘俭汪根荣杜百稳中国电力科学研究院有限公司湖北武汉430074

电压互感器的磁通在直流偏磁条件下将发生偏移,导致铁心工作在非线性区,造成电压互感器计量误差急剧增大。为克服传统电压互感器抗直流偏磁能力不足的问题,提出“T字型”铁心结构的开磁路电压互感器。分析开磁路电压互感器的抗直流偏磁... 详细信息

电压互感器的磁通在直流偏磁条件下将发生偏移,导致铁心工作在非线性区,造成电压互感器计量误差急剧增大。为克服传统电压互感器抗直流偏磁能力不足的问题,提出“T字型”铁心结构的开磁路电压互感器。分析开磁路电压互感器的抗直流偏磁原理,设计电气铁路用25 kV电压互感器参数,基于有限元方法计算不同直流偏磁电压下互感器的磁场分布特性和二次电压波形,利用三参数正弦曲线拟合算法获得互感器的比值误差和相位误差,采用RC元件和小互感器组成的补偿回路对误差进行补偿,使互感器满足0.5级现场计量要求。该研究可为抗直流偏磁电压互感器设计提供参考。

关键词：直流偏磁电压互感器开磁路传变特性误差

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直流偏磁下变压器运行状态量化评估方法

电力自动化设备 2019年第2期39卷 216-223页

作者：谢志成钱海林湘宁邓军李正天郑颖刘青松中国南方电网超高压输电公司检修试验中心广东广州510670 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 广州供电局有限公司广东广州510000

针对现有的变压器状态评估方法难以有效量化直流偏磁及其持续时间对变压器状态影响的问题,在分析直流偏磁下变压器振动强度、噪声、油温温升的变化规律的基础上,结合专家知识,采用降半柯西分布函数建立了直流偏磁下振动加剧的量化评估模... 详细信息

针对现有的变压器状态评估方法难以有效量化直流偏磁及其持续时间对变压器状态影响的问题,在分析直流偏磁下变压器振动强度、噪声、油温温升的变化规律的基础上,结合专家知识,采用降半柯西分布函数建立了直流偏磁下振动加剧的量化评估模型,采用指数分布函数建立了直流偏磁下噪声增加的量化评估模型,采用降半正态分布函数建立了直流偏磁下油温温升增加的量化评估模型。采用层次分析法(AHP)对3种量化评估结果进行综合,形成了考虑直流偏磁持续时间的变压器状态评估修正因子,实现了对直流偏磁影响的量化,为制定相应的应对策略提供技术参考。通过实例验证了所提方法的合理性。

关键词：电力变压器直流偏磁状态评估时间累积振动加剧噪声增加油温温升模型

直流偏磁下500kV单相变压器振动噪声的试验研究

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电工技术学报 2021年第13期36卷 2801-2811页

作者：李冰王泽忠刘海波李海明刘健犇高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学) 北京102206 电网环境保护国家重点实验室(中国电力科学研究院武汉分院) 武汉430074 国网内蒙古东部电力有限公司呼和浩特010010

直流偏磁是电力变压器的一种非正常工作状态,直流流入变压器后将在铁心中产生直流磁通,导致变压器铁心出现半波饱和、励磁电流严重畸变、局部过热、振动噪声增加等一系列问题,并且大容量单相自耦变压器更易受到直流偏磁的影响,对电网的... 详细信息

直流偏磁是电力变压器的一种非正常工作状态,直流流入变压器后将在铁心中产生直流磁通,导致变压器铁心出现半波饱和、励磁电流严重畸变、局部过热、振动噪声增加等一系列问题,并且大容量单相自耦变压器更易受到直流偏磁的影响,对电网的安全稳定运行产生了严重的威胁。该文利用两台参数一致的250MV·A/500kV变压器分别进行了空载和负载直流偏磁试验,对变压器直流偏磁下的电压畸变率、励磁电流、振动和噪声进行测量,并分析研究其直流偏磁下的变化趋势、分布规律和频谱特征。试验结果为大型变压器在实际运行情况下的直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁下的振动噪声特性研究提供参考依据。

关键词：大容量变压器直流偏磁负载试验振动噪声

特高压变压器空载直流偏磁指数收敛型并行计算

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高电压技术 2022年第6期48卷 2425-2433页

作者：宣梦真王泽忠李明洋李冰华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206 国网浙江省电力有限公司金华供电公司金华321000

特高压变压器直流偏磁计算存在收敛性差、收敛速度慢的问题,该文通过研究每个计算周期电流直流分量与周期初值之间的关系,提出了变压器直流偏磁指数收敛型算法。在计算步长或串联电阻不同时,与常规场路耦合法进行仿真对比,验证了指数算... 详细信息

特高压变压器直流偏磁计算存在收敛性差、收敛速度慢的问题,该文通过研究每个计算周期电流直流分量与周期初值之间的关系,提出了变压器直流偏磁指数收敛型算法。在计算步长或串联电阻不同时,与常规场路耦合法进行仿真对比,验证了指数算法在较大时间常数的计算中具有明显的速度和精度优势;研究了周期初值曲线及其存在的多零点现象;与电压补偿法进行仿真对比,并设计了指数收敛型并行计算,进一步将直流偏磁计算的收敛时间减少至2个周期;搭建了变压器直流偏磁实验平台,进行了实验验证。结果表明,指数算法具有全局收敛性,兼容并行计算,计算精度高,计算速度快。

关键词：特高压变压器直流偏磁利普希茨常数指数收敛并行计算

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直流偏磁下变压器的振动噪音分析

高压电器 2021年第10期57卷 146-157页

作者：吴静吴世宝邓维董凯朱娟祁玉龙罗日成国网湖南省电力有限公司检修公司长沙410015 长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410004

分析直流偏磁对变压器造成的异常振动噪音规律是预防变压器故障的前提。为此,针对E型电力变压器,根据"铁心—绕组"模型分析了直流偏磁下变压器的振动噪音机理并利用Comsol搭建了电磁—振动—声场多物理场耦合模型,研究直流量大小、直流... 详细信息

分析直流偏磁对变压器造成的异常振动噪音规律是预防变压器故障的前提。为此,针对E型电力变压器,根据"铁心—绕组"模型分析了直流偏磁下变压器的振动噪音机理并利用Comsol搭建了电磁—振动—声场多物理场耦合模型,研究直流量大小、直流量从初级绕组流入和直流量从次级绕组流入两种情况下,直流偏磁对不同运行状况变压器的振动噪音规律和对绕组电压电流波形的影响。研究表明:直流量从初级绕组流入对空载变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组上的振动噪音加剧且振动噪音最大值分布在铁心上;直流量从次级绕组流入对短路变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组振动噪音略有增加且振动噪音最大值分布在绕组上;绕组电压电流波形在直流量从初级绕组流入时畸变更加明显。因此进行直流偏磁防护时,直流量从初级绕组流入时以空载变压器为基准,直流量从次级绕组流入时以短路变压器为基准。

关键词：直流偏磁 E型电力变压器多物理场耦合振动噪音绕组电压电流波形