基于延边三角形接法的24脉波移相变压器设计与电磁特性分析

针对核心设备24脉波移相变压器,从移相原理出发进行设计,并建立场路耦合模型对电磁设计和绕组短路力进行核算,其中关键设计参数移相角与理论值最大偏差仅为0.53%。在此基础上加工实验样机进行实验,移相角度偏差最大仅为0.2°。综合仿真与实验结果,24脉波移相变压器设计有效,且场路耦合模型适用于多脉波移相变压器的电磁仿真。

双芯移相变压器在主动配电网电压和潮流调控中的应用分析

双芯移相变压器可以有效控制线路电压和潮流,优化潮流分布,提高电网电能质量。针对分布式电源的高比例接入造成的主动配电网电压波动和偏差问题,以及对潮流大小、方向和均衡度的影响,文章研究了双芯移相变压器的拓扑结构和工作原理;然后分析了串联变压器和励磁变压器的具体结构和作用,梳理了移相变压器分别应用于电压调节和潮流控制时的档位控制策略;最后基于MATLAB/Simulink建立了详细的仿真模型,研究了双芯移相变压器的电压调节效果,并对双线路并联、两路电源并联供电、多路电源并联供电三种应用场景下的潮流控制效果作了比较。仿真结果表明,双芯移相变压器可以在有限的档位内将线路电压控制在允许范围;与双线路并联、多路电源并联供电应用场景相比,两路电源并联供电时的潮流均衡效果最好,潮流偏差最小,本研究为双芯移相变压器的广泛应用提供了参考。

发卡式填充结构的直线式移相变压器设计及其磁场分析

在原有直线式移相变压器的基础上,借鉴直线电机相关理论,设计了一款发卡式填充结构的直线式移相变压器,有效地解决了原有结构绕线方式复杂、体积大、不易进行模块化串并联等问题,同时改善了模块化连接时,连接处半填充槽引起的一次侧激磁电流密度降低、气隙磁场畸变等问题。简要介绍了直线式移相变压器系统的工作原理;借鉴直线电机以及旋转电机设计方法,提出了半填充槽结构的直线式移相变压器的设计方法;同时采用了发卡式结构消除连接处半填充槽结构引起的一系列问题;最后通过有限元仿真进行验证对比。结果表明,对于所设计的发卡结构的直线式移相变压器,输出波形较好,气隙磁场畸变较小。

计及边端效应的直线式移相变压器等效电路分析

直线式移相变压器是一种新型移相变压器,具有绕组结构简单、易于模块化和可任意角度移相的优点。其直线型结构导致变压器存在边端效应,进而导致气隙磁场产生畸变。为了计算出边端效应产生的影响,该文从直线式移相变压器的磁场进行深入分析,并建立计及边端效应的等效电路模型。首先,基于一维场理论对直线式移相变压器进行数学分析,根据场路复功率相等的原则,推导出等效电路二次侧参数,并计算出边端效应修正系数;然后,根据边端效应的分析结果和直线感应电机的等效电路拓扑建立计及边端效应的等效电路模型;最后,通过直线式移相变压器的二维有限元仿真模型和小功率样机的实验,验证了建模方法的合理性和等效电路模型的准确性。

分接开关可控移相变压器保护配置及故障特征分析

移相变压器是一种经济型的潮流调节设备,可提高电网运行的安全性和经济性。为了实现分接开关可控移相变压器工程化应用,首先,针对电流电压互感器配置情况,提出了移相变压器的主保护配置方案,并分析了各保护元件的保护范围。其次,提出了基于控保协同的差动计算自适应调整策略,可根据分接开关的实时档位实现移相变压器差动保护计算的自适应调整。接着,给出了基于移相变压器差动平衡的各侧电流校验方法,可用于校验电流互感器的接入极性和参数。最后,通过仿真和实际波形,分析了不同故障下和空充时的波形特征以及保护的适应性,并证明了所提方法和保护配置的有效性。

新型单心式独立型移相变压器及其调节特性研究

为提升高比例新能源配电网的潮流控制能力和精度,提出了一种新型单心式独立型移相变压器(SCIPST),对调压绕组匝数配置进行了优化,通过独立控制2个调压绕组,SCIPST能够独立调节线路电压的相位和幅值。与传统移相变压器相比,增加了独立调节线路电压幅值的功能和可调移相角的数量,提高了调节精度。通过独立调节线路电压相位和幅值,能够在一定范围内实现独立调节线路有功、无功。介绍了SCIPST的拓扑结构,详细分析了工作原理并给出了控制策略。建立了SCIPST的仿真模型,对SCIPST调节电网潮流和电压的稳态和暂态性能进行仿真验证。研制出小容量SCIPST实验模型,搭建了潮流调节特性测试平台,开展了调节潮流模拟实验。仿真和实验结果证明了所提出的SCIPST的可行性和有效性。

磁致伸缩力对直线移相变压器电磁振动噪声的影响

直线移相变压器作为一种新型电能变换装置,具备任意角度移相、拓展性强等优点,应用前景广阔。但直线移相变压器运行时噪声较大,研究其电磁振动与噪声对变压器设计及减振降噪具有重要意义。本文从直线移相变压器噪声产生的源头之一磁致伸缩效应入手,在COMSOL Multiphysics平台建立有限元模型,对其开展电磁-结构-声场联合仿真。首先对直线移相变压器进行瞬态电磁场分析,计算其磁场分布情况;随后将瞬态电磁场计算结果与变压器结构耦合,进行谐响应分析,得到振动加速度频谱;最后将变压器的边界振动加速度耦合到空气域,求解空气域的声压场,分析得到直线移相变压器周围噪声的分布。结果表明,磁致伸缩力确实会引起直线移相变压器共振,产生固定频率的电磁振动与噪声。

不同绕组结构下直线式移相变压器性能分析

不同绕组结构的直线式移相变压器的各项性能存在很大的差异,选取合适的绕组结构对于直线式移相变压器在舰船综合电力系统中的应用至关重要。本文主要从输出性能和经济性两个方面,对不等节距型、环形、发卡式三种绕组结构的直线式移相变压器进行对比。首先,简要介绍了直线式移相变压器的工作原理。其次,分析了三种绕组结构对输出性能影响的机理,从原理上解释了不同绕组结构的直线式移相变压器输出性能差异的客观原因。最后,通过建立三种绕组结构的有限元模型,对其输出性能和经济性进行了仿真分析,总结了不同绕组结构的适用性,为直线式移相变压器的实际应用提供了选择依据。

半潜式油气生产平台干气压缩机移相变压器温度异常分析与处理

文章首先介绍了半潜式油气生产平台干气压缩机配电系统的基本组成,然后对配电系统中的移相变压器运行温度异常进行了深入研究,并通过分析设备运行参数和环境条件,设计一套移相变压器临时运行方法,避免了移相变压器温度异常状态继续恶化,维持了压缩机的持续运行。

保变电气研制成功国内首台80MVA/110kV单芯式移相变压器

近日,保变电气自主设计制造、拥有完全自主知识产权的国内首台80MVA/110kV单芯式移相变压器,在业主和第三方代表的见证下,一次通过所有试验项目。试验数据表明,该产品主要性能指标优于国际标准和技术协议要求。随着分布式电源大规模接入电网,新能源外送通道潮流更加复杂多变,输电线路网络通道受阻情况日益凸显,给电网运行安全性、经济性带来挑战。为解决上述难题,由国网河北省电力公司牵头,联合多家高等院校、科研院所以及电力设备供应商,共同推进低压柔性交流互联示范项目建设,旨在实现电网潮流大范围、高精度、低成本和高可靠性的主动控制,提高电力系统运行和发展的技术经济性。

用于多脉波整流的直线式移相变压器

在多脉波整流中,为了优化结构和改善电能品质,提出一种类似于直线电机的直线式移相变压器。不同于普通移相变压器,该移相变压器采用直线式铁心结构,易于绕组布置和大功率场合下的模块化叠加,电路结构更为简单。以3相/12相直线式移相变压器为例,阐述其在多脉波整流中的应用原理,解析气隙平移磁场;基于磁动势平衡理论,阐述消除网侧主要谐波电流的原理;开展有限元仿真分析和样机实验,证明直线式移相变压器能较好地改善输出直流电压和抑制网侧谐波电流,验证了直线式移相变压器的有效性。

用于多重化逆变的移相变压器

在多重化逆变中,需要移相变压器把多相逆变器输出的非正弦电压进行合成,使输出电压为接近正弦的多阶梯波形。为了改善结构和电气性能,该文提出了一种新型磁路结构的移相变压器,和普通移相整流变压器相比,新型变压器铁心为圆形结构,整体结构更为紧凑和对称,电路结构更为简单。针对双Y/Y绕组变压器,理论证明了5次、7次等主要低次谐波被消除,合成磁动势为一接近圆形的旋转矢量,并数值仿真分析了不同类型谐波电流所生成的磁场的性质。给出了由新型变压器构成的多重化逆变器的数学模型并对基本特性进行了仿真。最后,基于多重化逆变系统,实验验证了新型移相变压器的有效性,结合设计对主要性能进行了分析。

消除线路过载现象的移相变压器选址问题研究

在分析线路过载现象产生原因的基础上,对移相变压器的选址问题进行了研究,提出了能反映移相变压器调控效果与安装位置有关的绝对指标和相对指标的概念以及选址方法。对某省实际电力系统典型运行方式下的移相变压器进行了选址分析,结果表明,应用文中所提的指标和方法可以准确地确定移相变压器的安装位置。

基于电力电子移相变压器的12脉波整流技术

为减小移相变压器的体积,提出一种基于电力电子移相变压器的12脉波整流器拓扑。在该拓扑中,工频交流电压通过电力电子变换器转换成高频电压,后经高频移相变压器进行移相后,进入两组三相二极管整流桥,从而完成整流的功能。分析电力电子移相变压器的工作原理,并给出其尺寸参数;研究高频状态下三相二极管整流桥的工作模态;推导出输入电流和负载电压的数学表达式。仿真和实验均表明,使用该技术后,变压器的体积可减小至工频的1/3以下,同时可保证相同的输入电流质量,且整流装置工作稳定,验证了理论分析的正确性和可行性。

直线式移相变压器边端效应研究

为削弱边端效应对直线式移相变压器效率及谐波抑制的影响,提出了一种通过改变气隙大小和边齿宽度达到削弱边端效应影响的方法。对直线式移相变压器的边端效应进行了理论分析,研究了边端效应产生的原因,对气隙磁通做了近似处理,推导出由边端效应所产生的电动势、电流、消耗功率以及考虑边端效应时的直线式移相变压器的等值电路。通过分析和对比推导结果,得到影响边端效应的两个主要参数:边齿宽度及气隙大小。根据这两个参数提出优化方案,减弱或消除边端效应对直线式移相变压器正常工作的影响,提高工作效率并减小输出电势的谐波含量。通过仿真来验证优化方案的有效性,结果表明,在本文使用的仿真模型中,将气隙控制在0.3mm的同时把边齿宽度控制在5mm,可以削弱边端效应的影响,使直线式移相变压器工作在最佳状态。该分析结果有利于将直线式移相变压器更好地应用于多脉波整流及多重叠加逆变中。

多分支移相变压器差动保护技术研究及应用

分析了传统移相变压器保护方案的缺点,对移相变压器的工作原理进行了详细研究,推导了适用于各种移相变压器的电流变换关系,并提出了一种采用全角度移相、数字化采样等技术的移相变压器差动保护方案。所提差动保护方案解决了传统多分支移相变压器无法配置差动保护的问题,使得保护性能得到了极大提升,并可适用于不同类型的移相变压器。通过RTDS数模仿真实验,对所提方案的差动保护功能进行了实验验证。目前,基于该方案的差动保护装置已于2017年3月投运并稳定运行至今。

基于直线式移相变压器的多重叠加逆变系统

在多重叠加逆变系统中,为了克服传统的移相变压器绕组设计复杂、不能实现精确匝数比、不易拓展等缺点,提出了将直线式移相变压器应用于多重叠加逆变系统。分析了直线式移相变压器的气隙磁场分布,介绍了基于直线式移相变压器的多重叠加逆变系统的基本原理,设计了可以削弱三相不对称问题的绕组结构。通过仿真优化气隙提高系统的逆变效率,最后进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的逆变系统可以输出电能质量较高的三相交流正弦电压,且逆变系统效率较高,验证了将直线式移相变压器应用于多重叠加逆变系统这一方案的可行性。

一种用于24脉波整流的圆形移相变压器

为了改善多脉波整流装置的电气性能,提出了一种用于24脉波整流的圆形移相变压器。该移相变压器采用类似感应电机的圆形铁芯结构,磁路结构更加紧凑、对称,绕组设计更加简单。导出了圆形移相变压器的电压方程,仿真分析了不同气隙长度下变压器内部磁场的特点。通过实验验证了圆形移相变压器的有效性。实验结果表明:将圆形移相变压器应用于24脉波整流时,能有效抑制整流装置对输入电流的谐波干扰。

基于新型移相变压器的单电源配电环网潮流优化

为了在配电环网中同时优化潮流和降低损耗,提出了一种新型移相变压器(PST)及其潮流优化控制模型。PST采用了双绕组变压器结构,比ST有更大的调压、移相、潮流调节范围。推导了PST在配电环网中进行潮流控制的规律,分析了计及PST时配电环网的有功损耗优化及其实现条件,提出了结合网络损耗旳潮流优化模型和PST的抽头算法。仿真结果表明,PST具有良好的潮流调节性能,能在保证电网安全稳定运行的前提下,同时实现潮流的合理分布与有功损耗优化,充分提高设备的利用率。相比其他灵活交流输电系统(FACTS)器件,低成本的PST能实现投资效益与运行经济性之间的均衡,应用前景广阔。

移相变压器不对称对多脉波整流系统的影响

移相变压器结构不对称是多脉波整流系统常见的现象。通过分析多脉波整流系统对移相变压器结构的要求,给出了移相变压器的结构不对称类型,研究了不同不对称类型对移相变压器输出电压有效值和相位差的影响。以三角形联结自耦变压器为例,通过仿真和实验分析了原边绕组不对称对整流系统的影响。实验结果表明,当绕组不对称时,系统各处电压和电流相对于对称时均产生较为明显的改变,且输入电流中含有5、7次等非特征次谐波,系统长期运行于不对称状态会对电网产生较大污染。