500kV自耦变压器直流偏磁的仿真研究

作为电力主干网络的一部分,500kV变压器的可靠运行对系统意义重大。然而,在实际运行中的500kV变压器经常出现一些异常振动的问题。造成振动的直接原因就是变压器的直流偏磁现象。 电力变压器的磁动势和磁通出现直流分量的现象称为“直流偏磁”,这一现象将对变压器的正常运行产生不利的影响,诸如励磁电流有效值、高次谐波成分及其相应损耗的增加,铁心高度饱和引起的漏磁通的增加,以及由此引发的局部过热、绝缘老化等问题。电力变压器直流偏磁现象可由太阳等离子风引起的地磁场剧烈变化、直流输电和交流输电的并行运行等原因分别引发,对这一现象的研究已经引起各工业化国家的重视,但目前对电力变压器中直流偏磁现象的机理研究和定量分析尚处于初步阶段。 本文针对一种典型结构的500kV三相组式自耦变压器遭遇直流入侵后可能产生的后果进行定性和定量的研究。通过对理论模型的仿真分析,完成了500kV自耦变压器直流偏磁理论的论证。本文介绍了直流偏磁的基本原理,并对直流偏磁影响下的500kV自耦变压器进行了电路与磁路仿真。 全文内容分为四部分6章。 第一部分包括前两章,在调查研究和资料收集的基础上,介绍了直流偏磁的定义及产生原因,国内外关于变压器直流偏磁的研究成果;对直流偏磁的机理进行了分析,建立了与变压器直流偏磁现象相关的概念,比较了不同励磁情况下的变压器工作状态。 第二部分即第3章,以课题组重点研究的500kV自耦变压器为研究对象,从系统的角度将变压器用等效电路和磁路代替,建立仿真计算模型,并用MATLAB计算出不同励磁下的变压器工作状态。 第三部分即第4章,使用有限元分析软件ANSYS建立了自耦变压器的二维模型,对变压器铁心进行了电磁场仿真分析,验证了变压器直流偏磁的理论。 第四部分即第5章和第6章,分析和比较了几种抑制变压器直流偏磁的有效措施;对本文研究的内容进行了总结,并对发展前景做出了展望。