基于空载试验数据和UMEC的单相四柱换流变压器饱和模型研究和有效性验证

为了准确快捷地对单相四柱换流变压器进行电磁暂态仿真,提出了一种基于空载试验数据和统一磁路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)模型的单相四柱换流变压器饱和模型。基于UMEC磁路模型,推导了单相四柱换流变压器的关联矩阵、电感矩阵和铁芯磁导的求解方法。在考虑饱和情况时,以非线性电阻与非线性电感的并联来模拟励磁支路,通过空载试验数据,得到励磁支路的u–i R和u–i L瞬时值的分段线性化曲线,以此来模拟铁芯损耗和磁导的非线性。该方法基于UMEC模型,计算速度快效率高,且通过空载试验数据整体考虑了铁芯主柱、铁轭、旁柱和旁轭磁导的非线性,精度较高。最后应用该方法对缩比模型以及产品级单相四柱换流变压器在正常工况与直流偏磁条件下进行仿真计算,并与实验测量做对比,证明了该模型具有较高精度。

基于UMEC模型的三相变压器励磁涌流仿真研究

解决好变压器励磁涌流的识别问题是提高变压器差动保护性能的有效途径。以统一电磁等值电路建模理论为基础,结合PSCAD软件程序,建立了变压器励磁涌流的仿真模型,对励磁涌流的波形特征进行了详细的分析。仿真结果表明,励磁涌流特征明显,基于间断角及二次谐波制动原理的识别方法可靠,保护不误动。

采用统一磁路及空载试验的变压器饱和模型

为了精确地对变压器饱和进行仿真并建立变压器饱和模型,提出了一种基于统一磁路(UMEC)模型及空载试验的变压器饱和新模型。该模型利用UMEC来表示磁路中各个磁导之间的关系,并采用变压器空载试验获得电压、电流有效值曲线和功率损耗曲线,通过分段线性化方法得到变压器励磁磁导与电流之间的关系而近似表示磁路的饱和。该模型充分利用了UMEC模型的优点,如无需绕组匝数、铁芯横截面积和铁芯长度,以及UMEC模型中铁芯磁导和铁轭磁导之间存在的关系,使得通过励磁支路的非线性也间接地反映了铁轭的非线性;同时,其励磁支路的非线性只需通过简单的变压器空载试验就可获得。仿真计算表明,该方法既具有较高的仿真精度,且由于参数易得,在实际工程中推广使用方便。

直流偏磁条件下变压器的建模及励磁特性研究

为研究偏磁现象对变压器的影响,提出了一种直流偏磁条件下的变压器建模方法,该方法首先基于JA磁化理论建立铁芯的动态磁化曲线,然后从变压器电磁关系出发,利用统一电磁等值电路UMEC模型推导出自感和互感构成的变压器方程,两者结合建立了适用于直流偏磁工况下的变压器仿真模型。利用该模型分析了不同直流偏磁情况下,变压器空载时的铁芯磁化特性、励磁电流及各次谐波变化。结果表明,该模型能够反映直流偏磁时变压器铁芯的磁滞特性和磁导的非线性,较为精确地仿真出铁芯饱和情况及励磁电流幅值和波形畸变情况,为研究变压器偏磁时的励磁特性提供了有效的手段。

一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一

变压器的建模计算方法有两个关键点,一个是磁化曲线的表示,一个是磁路到电路的等值转换模型。针对第二个关键点提出了一种新的转换模型,把铁芯柱、铁轭、漏磁路径都等效成匝数为一次绕组的线圈,利用电流拆解方法表示各线圈的电流关系,利用磁通的连续性表示电动势的关系,从而得到与磁路等值的电路模型。该电路模型与对偶原理法得到的电路模型相同,并且该模型可以得到与统一磁路UMEC法相同的变压器铁芯动态自感和互感值,验证了所提新方法的正确性以及所提方法、对偶原理法、统一磁路UMEC三种方法的统一。最后给出计及变压器饱和特性的电磁仿真计算流程图。

基于PSCAD/EMTDC变压器模型的研究

变压器作为电力系统的重要设备，其安全工作直接关系到电网的正常运行。针对PSCAD/EMTDC变压器模型推导，对理解变压器原理具有一定的指导意义。

基于FLUX的三相三芯柱变压器油箱和夹件涡流损耗

电力变压器的涡流损耗计算,对于提高变压器的稳定性、安全性和高效性具有重要意义。首先,从三相三芯柱变压器铁芯拓扑结构出发,基于统一磁路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)推导了考虑绕组耦合的三相三芯柱变压器电磁模型。然后,将电磁模型与涡流损耗经验公式联立,计算出电力变压器油箱和夹件的涡流损耗值。最后,借助有限元仿真软件FLUX3D,为变压器建立一个有限元模型,建模过程中考虑了油箱和夹件的涡流损耗。将所得涡流损耗结果与FLUX3D软件建模分析的结果进行对比,证明了涡流损耗研究方法和FLUX3D软件的有效性。基于该软件的建模与涡流损耗计算方法的探究对电力变压器的研发、生产和应用具有一定的前瞻性。

变压器多种直流偏磁计算方法的分析

因为变压器直流偏磁的研究涉及铁磁材料的饱和,所以变压器暂态建模的有效性是研究的关键。在详细梳理各种算法的基础上指出暂态建模分两个关键点：铁磁材料磁滞性和饱和特性的表示;磁路与电路的耦合变换。两个关键点各有三种实现方法,只进行变压器的电磁场研究时采用解析法较优,进行电磁场、温度、振动和噪声等的全面研究时有限元法较优。然后给出一种典型的变压器暂态建模方法。最后采用COMSOL软件进行电磁场的仿真,得到有无直流入侵变压器的励磁电流和磁场强度,并对此加以分析比较。

特高压换流站三柱四绕组结构换流变压器谐波抑制研究

换流变压器是特高压直流输电系统换流站的重要组成部分,是承担交直流转换的核心设备之一。考虑到换流变易受由阀侧导通引起的谐波电流和无功缺额的影响而产生绕组故障和铁心震动等问题,提出一种新的适用于特高压直流输电系统的空间棱柱结构三柱四绕组式换流变压器模型。基于统一磁等值电路理论,给出了该模型的电磁耦合电路,通过附加绕组等值负磁通来实现谐波滤除功能。利用电磁耦合电路等效电路,依据附加绕组对谐波的分流作用,削弱阀侧谐波电流向网侧传递的影响。在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流输电系统与三柱四绕组式换流变模型,通过仿真计算,验证了所提出换流变电磁耦合模型的正确性。仿真结果表明,依据该电磁耦合模型设计的等效电路能在不影响原有系统正常换流的前提下有效提升换流变网侧电压电流波形质量。