直流偏磁下变压器空载电流及损耗的研究

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电力变压器是电力网中的主要电气设备。随着电力变压器的单台容量和电压等级的不断提高,我国生产的电力变压器单台最大容量为1000MVA、电压等级最高为1000kV,主要用于晋东南电网枢纽工程。据报道国外电力变压器单台最大容量已达1300MVA以上、最高电压等级上升到1150kV以上。现今,电网对特高压大容量电力变压器的要求愈来愈高,使得变压器制造业在设计、工艺、制造、实验等方面都面临着激烈的竞争。此外,随着直流输电技术的发展,超、特高压直流输电线路在我国快速铺开。在电力传输方便快捷的同时,直流输电系统的设备故障、常规的预防性检修以及换流站的单极投运、调试等一些原因,造成直流输电系统单极大地回线方式和双极不平衡方式的运行现象日益频繁。直流输电线路的非正常运行方式不仅会在交流系统中性点接地变压器中产生直流偏磁现象,使变压器铁心每隔半个周期出现磁饱和、励磁电流畸变、漏磁增加、损耗增大等后果,而且还会影响变压器关联电网的安全运行。从目前角度看,这种影响将会随着我国超高压直流输电线路的不断增加变得越来越严重。因此,在变压器行业里如何有效地对直流偏磁的影响加以控制,提高变压器抗直流偏磁的能力,在变压器设计上采取怎样的措施抑制直流偏磁影响,已引起国内外变压器制造厂家的高度重视。本文针对直流偏磁对变压器的影响,分别做了两种直流偏磁实验:一是,利用双爱泼斯坦方圈装置,从硅钢片的不同搭接方式出发研究了不同接缝形式对变压器磁路的影响;二是,依据模型变压器的特点设计了一种独特的交直流供应电源,成功模拟了变压器直流偏磁的现场情况。采用场路耦合法对直流偏磁变压器进行了仿真分析,得到了偏磁下励磁电流的波形及对应的磁场分布情况,给出了该方法计算变压器抗直流偏磁能力的判据,将仿真结果与实验结果进行了对比分析,验证了场路耦合法指导工程实际的可行性。通过2D等效磁路网络法对直流偏磁状态下变压器铁心漏磁场进行了研究计算。
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