电力变压器直流偏磁电流的计算及对损耗特性影响研究
发布时间：2021-08-20 12:31
现今社会,人们的用电需求日益扩大,高压直流输电工程因我国的能源分布特点得以广泛投产。而往往单极运行的直流系统产生的入地直流是造成直流偏磁问题的重要诱因,这一现象会对变压器及电力系统造成振动噪声加重、损耗增加以及继电保护错误动作等一系列的危害,需要加以重视。本文针对直流偏磁电流的产生、直流偏磁下变压器的损耗特性以及抑制技术三个方面展开研究,对变压器的正常运行和电网的安全运行具有重要意义。首先,基于直流偏磁问题的理论分析,推导地网等效电阻的计算方法,建立交直流互联的电网模型,仿真分析直流系统不同工况下的中性点直流电流分布及励磁电流变化规律,定量的计算了各变电站中的直流电流大小。进而分析直流系统不同工况对中性点直流电流分布的影响,得出变电站的直流电流与接地极位置及距接地极间距离的关系。上述对直流偏磁电流的计算为后续直流偏磁对变压器损耗特性的影响规律提供了依据。其次,采用场路耦合法并利用Ansys Maxwell搭建了220kV变压器的电磁场计算模型,对直流偏磁下变压器空载运行时的电磁特性变化规律进行了分析,得到了中性点直流电流大小与磁通密度分布、励磁电流、以及谐波分布的关系。继而通过变压器的...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁心磁通与励磁电流关系曲线
直流输电系统单极运行时，地电位伴随着直流电流的流通而发生变化，使得变电站间产生了电位差，部分直流流入交流电网中，形成了通路。直流通路是由于接地极间的电位差使得电流从高电位流向低电位而形成的，那么接地极间电位差导致了流入变电站变压器直流电流大小的不同。逆变侧的直流电流是由地网中的直流电流流入而形成的，处于高电位，因而距离逆变站位置越近电位越高，且随着距离的增加，电位呈现指数减小[40,41]。整流站附近的电位与逆变站相反，距离整流侧越近电位越低。接地极电位大小与距离直流接地极位置的关系曲线如图3.1所示。图3.1接地极电位与距离直流接地极位置的关系曲线Fig.3.1TherelationshipbetweenthepotentialofthegroundelectrodeandthepositionfromtheDCgroundelectrode对地网中直流电流的定量计算是解决由于直流输电系统单极运行导致的变压器直流偏磁问题的关键。地网中流通的直流电流大小取决于接地极间的电位差、接地电阻以及输电线路电阻等因素[42]。由于接地阻值及输电线路阻值这些参数通常是不变的，因而接地极间的电位差是确定流入变压器直流电流大小的关键。本文通过地网等效的方法替代接地极间电位差的计算，来确定流入交流电网中直流电流的大校3.1.2地网中直流电流的计算方法交直流混联电网中直流电流的分布计算[43]主要可以分为直流接地极流入地网的电流场计算和交流电网中直流电流分布的电路计算，这实际上是电场和电路的耦合问题，沈阳工业大学硕士学位论文
第3章电力变压器直流偏磁电流的计算13但对其解耦计算有一定难度。本文利用地网等效电阻分流法的建模思想，对交直流混联电网中的地网进行等效，打破了传统的地电位计算方法，将“潮的理念转换为“路”的理念来计算，以方便与交流网架及直流网架间的耦合作用[44,45]，将交流系统与直流系统关联起来，继而实现了研究直流输电系统不同运行工况对交流系统直流偏磁影响的目标。在交直流混联的电力系统中，考虑到直流接地极与交流系统接地极处于同一电解质中，二者被地网所等效的电阻联系起来，因而各接地极间存在阻性耦合的影响。在地网等效电阻分流法中，对耦合电阻的定量计算是解决问题的关键。将耦合电阻分为接地极与无限远相耦合等效的自电阻和两个直流接地极间相互耦合等效的互电阻两种，等效的自电阻及互电阻如图3.2所示。在交直流混联电网中，接地极间的阻性耦合作用均可等效为自电阻和互电阻的共同作用，而对等效自电阻和等效互电阻阻值的计算，本文应用静电比拟法结合镜像理论的方法对其进行推导。图3.2地网等效电阻示意图Fig.3.2Schematicdiagramofequivalentresistanceofgroundnetwork3.1.3地网等效电阻的计算地网等效电阻的计算受接地极表面积的影响，本文利用表面积等效计算法，以半球形替代不同形状的接地极来计算，对半球形接地极的等效自电阻和等效互电阻的计算进行推导。（1）等效自电阻的计算假设接地极处于平均电阻率为的均匀土壤中。当地网流入接地极的直流电流为I时，土壤中电流密度J以及电场强度E在距离接地极l处的表达式为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流偏磁条件下变压器励磁电流及铁心损耗计算[J]. 党艳阳,张欣宜,马嫱,代宁,陈德志. 变压器. 2019(10)
[2]变压器直流偏磁研究现状综述[J]. 张璐,毛辰,孙蕾,韩彦华,韩琦. 电工电气. 2019(08)
[3]考虑直流偏磁的变压器绕组电动力计算[J]. 王善磊,赵玉瑶,彭嘉杰,王嘉禾,江春鑫. 自动化技术与应用. 2019(03)
[4]变压器直流偏磁仿真及抑制措施研究[J]. 王洪涛,王耿耿,曹娜,袁智强. 电力与能源. 2018(06)
[5]浅谈变压器直流偏磁现象及电容隔直原理[J]. 杨猛,胡谆,吴建洪. 机电信息. 2018(18)
[6]电力变压器直流偏磁下的各项损耗评估[J]. 王善磊,王嘉禾,江春鑫,彭嘉杰,赵玉瑶. 南方农机. 2017(23)
[7]基于多台不同变压器的直流偏磁抑制措施研究[J]. 王渝红,欧林,张超,李兴源,张功望,杨东斌. 高压电器. 2017(08)
[8]高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析[J]. 李龙女,李岩,刘晓明. 电工技术学报. 2017(22)
[9]配网电力工程技术的可靠性探析[J]. 张勇杰. 科技与创新. 2017(03)
[10]变压器中性点配置小电阻器对治理电网GIC的效果分析[J]. 杨培宏,郑许朋,刘连光,刘春明,马成廉. 电网技术. 2017(04)
博士论文
[1]直流系统接地极电流场的分布特性及其对交流电网影响的研究[D]. 任志超.西南交通大学 2012
[2]半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究[D]. 李长云.山东大学 2011
[3]电力变压器直流偏磁问题的工程模拟[D]. 赵志刚.河北工业大学 2010
[4]大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D]. 姚缨英.沈阳工业大学 2000
硕士论文
[1]变压器直流偏磁仿真分析及其抑制[D]. 高凌祥.西南交通大学 2016
[2]溪浙直流输电工程受端电网直流偏磁问题研究[D]. 韩春雷.华北电力大学 2015
[3]苏州电网主变直流偏磁分析及抑制措施研究[D]. 陈斌.华北电力大学 2014
[4]电力变压器屏蔽方式的分析研究[D]. 王晓磊.华北电力大学 2014
[5]高压直流输电系统不平衡运行时直流电流分布规律及直流偏磁现象分析[D]. 相艳会.三峡大学 2014
[6]呼辽直流接地极电流对鞍山主变影响及治理的研究[D]. 王家勋.华北电力大学 2012
[7]直流接地极电流场的直流通路网络建模计算与分析[D]. 魏畅.上海交通大学 2008
本文编号：3353501
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁心磁通与励磁电流关系曲线
直流输电系统单极运行时，地电位伴随着直流电流的流通而发生变化，使得变电站间产生了电位差，部分直流流入交流电网中，形成了通路。直流通路是由于接地极间的电位差使得电流从高电位流向低电位而形成的，那么接地极间电位差导致了流入变电站变压器直流电流大小的不同。逆变侧的直流电流是由地网中的直流电流流入而形成的，处于高电位，因而距离逆变站位置越近电位越高，且随着距离的增加，电位呈现指数减小[40,41]。整流站附近的电位与逆变站相反，距离整流侧越近电位越低。接地极电位大小与距离直流接地极位置的关系曲线如图3.1所示。图3.1接地极电位与距离直流接地极位置的关系曲线Fig.3.1TherelationshipbetweenthepotentialofthegroundelectrodeandthepositionfromtheDCgroundelectrode对地网中直流电流的定量计算是解决由于直流输电系统单极运行导致的变压器直流偏磁问题的关键。地网中流通的直流电流大小取决于接地极间的电位差、接地电阻以及输电线路电阻等因素[42]。由于接地阻值及输电线路阻值这些参数通常是不变的，因而接地极间的电位差是确定流入变压器直流电流大小的关键。本文通过地网等效的方法替代接地极间电位差的计算，来确定流入交流电网中直流电流的大校3.1.2地网中直流电流的计算方法交直流混联电网中直流电流的分布计算[43]主要可以分为直流接地极流入地网的电流场计算和交流电网中直流电流分布的电路计算，这实际上是电场和电路的耦合问题，沈阳工业大学硕士学位论文
第3章电力变压器直流偏磁电流的计算13但对其解耦计算有一定难度。本文利用地网等效电阻分流法的建模思想，对交直流混联电网中的地网进行等效，打破了传统的地电位计算方法，将“潮的理念转换为“路”的理念来计算，以方便与交流网架及直流网架间的耦合作用[44,45]，将交流系统与直流系统关联起来，继而实现了研究直流输电系统不同运行工况对交流系统直流偏磁影响的目标。在交直流混联的电力系统中，考虑到直流接地极与交流系统接地极处于同一电解质中，二者被地网所等效的电阻联系起来，因而各接地极间存在阻性耦合的影响。在地网等效电阻分流法中，对耦合电阻的定量计算是解决问题的关键。将耦合电阻分为接地极与无限远相耦合等效的自电阻和两个直流接地极间相互耦合等效的互电阻两种，等效的自电阻及互电阻如图3.2所示。在交直流混联电网中，接地极间的阻性耦合作用均可等效为自电阻和互电阻的共同作用，而对等效自电阻和等效互电阻阻值的计算，本文应用静电比拟法结合镜像理论的方法对其进行推导。图3.2地网等效电阻示意图Fig.3.2Schematicdiagramofequivalentresistanceofgroundnetwork3.1.3地网等效电阻的计算地网等效电阻的计算受接地极表面积的影响，本文利用表面积等效计算法，以半球形替代不同形状的接地极来计算，对半球形接地极的等效自电阻和等效互电阻的计算进行推导。（1）等效自电阻的计算假设接地极处于平均电阻率为的均匀土壤中。当地网流入接地极的直流电流为I时，土壤中电流密度J以及电场强度E在距离接地极l处的表达式为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流偏磁条件下变压器励磁电流及铁心损耗计算[J]. 党艳阳,张欣宜,马嫱,代宁,陈德志. 变压器. 2019(10)
[2]变压器直流偏磁研究现状综述[J]. 张璐,毛辰,孙蕾,韩彦华,韩琦. 电工电气. 2019(08)
[3]考虑直流偏磁的变压器绕组电动力计算[J]. 王善磊,赵玉瑶,彭嘉杰,王嘉禾,江春鑫. 自动化技术与应用. 2019(03)
[4]变压器直流偏磁仿真及抑制措施研究[J]. 王洪涛,王耿耿,曹娜,袁智强. 电力与能源. 2018(06)
[5]浅谈变压器直流偏磁现象及电容隔直原理[J]. 杨猛,胡谆,吴建洪. 机电信息. 2018(18)
[6]电力变压器直流偏磁下的各项损耗评估[J]. 王善磊,王嘉禾,江春鑫,彭嘉杰,赵玉瑶. 南方农机. 2017(23)
[7]基于多台不同变压器的直流偏磁抑制措施研究[J]. 王渝红,欧林,张超,李兴源,张功望,杨东斌. 高压电器. 2017(08)
[8]高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析[J]. 李龙女,李岩,刘晓明. 电工技术学报. 2017(22)
[9]配网电力工程技术的可靠性探析[J]. 张勇杰. 科技与创新. 2017(03)
[10]变压器中性点配置小电阻器对治理电网GIC的效果分析[J]. 杨培宏,郑许朋,刘连光,刘春明,马成廉. 电网技术. 2017(04)
博士论文
[1]直流系统接地极电流场的分布特性及其对交流电网影响的研究[D]. 任志超.西南交通大学 2012
[2]半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究[D]. 李长云.山东大学 2011
[3]电力变压器直流偏磁问题的工程模拟[D]. 赵志刚.河北工业大学 2010
[4]大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D]. 姚缨英.沈阳工业大学 2000
硕士论文
[1]变压器直流偏磁仿真分析及其抑制[D]. 高凌祥.西南交通大学 2016
[2]溪浙直流输电工程受端电网直流偏磁问题研究[D]. 韩春雷.华北电力大学 2015
[3]苏州电网主变直流偏磁分析及抑制措施研究[D]. 陈斌.华北电力大学 2014
[4]电力变压器屏蔽方式的分析研究[D]. 王晓磊.华北电力大学 2014
[5]高压直流输电系统不平衡运行时直流电流分布规律及直流偏磁现象分析[D]. 相艳会.三峡大学 2014
[6]呼辽直流接地极电流对鞍山主变影响及治理的研究[D]. 王家勋.华北电力大学 2012
[7]直流接地极电流场的直流通路网络建模计算与分析[D]. 魏畅.上海交通大学 2008
本文编号：3353501
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