考虑铁芯深度饱和特性的三相三柱变压器改进BCTRAN模型

三相三柱变压器广泛运用于电力系统中,需建立精准的三相三柱变压器模型支撑电力系统电磁暂态分析与防护研究。经典的变压器BCTRAN模型被广泛运用在电磁暂态仿真研究中,然而经典BCTRAN模型难以准确模拟铁芯在深度饱和状态下变压器不同端口的饱和特性。该文利用序分量参数建立三相三柱变压器BCTRAN模型,精准表征变压器各相绕组间的耦合关系;利用交直流混合源对变压器进行端口试验获取励磁支路深度饱和电感从而构建完整励磁支路;在经典BCTRAN模型的基础上,通过在变压器端口添加表征铁芯空间励磁特性差异的励磁支路,进而建立考虑铁芯深度饱和特性的三相三柱变压器改进BCTRAN模型。对300VA三相三柱变压器及22kVA三相三柱变压器有限元模型分别进行励磁涌流试验,与传统模型相比,改进模型不同端口励磁涌流首峰值更接近实测值。试验证明,提出的三相三柱变压器改进BCTRAN模型能够较为准确地表征变压器端口的饱和特性,可为电力系统电磁暂态仿真研究提供基础模型。

直流入侵三相三柱变压器励磁电流及谐波计算

直流输电系统单极运行时一大地为直流电流的回路,导致大地电位相对于无限远处升高。直流电流通过两个Y0连接的变压器中性点侵入电力系统,故针对三相三柱变压器直流入侵情况建立了直流入侵下的三相三柱变压器的电路模型和相应的方程,结合三柱磁路的麦克斯韦方程和非线性的B—H曲线方程,利用数字迭代法,在MATLAB环境下编程计算了三相三柱变压器直流入侵下的变压器励磁电流和谐波特征。结果表明直流入侵三相三柱变压器下并无磁通的偏移,励磁电流波形亦无畸变,但波形总体沿纵轴方向平移,平移大小为入侵直流电流的大小,励磁电流增加了直流分量,这将增加电路的电阻性热损耗,其它次谐波没有变化,结论为直流入侵三相三柱变压器没有直流偏磁现象。这与文[7]的试验结果完全一致,从计算上验证了试验结果。

三相三柱变压器对偏磁电流的耐受特性研究

为了分析三相三柱电力变压器在高压直流输电系统大地回流作用下运行性能的变化情况,采用电路—磁路耦合的数值方法建立了包括变压器内部主要漏磁回路在内的该型式变压器详细模型,并利用该模型通过改变漏磁磁阻值重点讨论了漏磁回路对变压器耐受直流电流偏磁能力的影响。仿真分析结果表明,三相三柱变压器内部漏磁回路特性对变压器受直流电流偏磁作用的影响不可忽视。当漏磁磁阻减小至一定程度时,该种型式变压器仍然会受到直流偏磁电流的影响,因此在三相三柱变压器设计制造环节应对其漏磁回路加以充分考虑。

三相三柱变压器暂态仿真

以三相三柱式变压器铁心磁路为基础 ,建立了变压器的暂态模型。分析了模型参数和变压器实验值的关系 ,可利用变压器的实验值及几何参数确定模型参数。

基于Jiles-Atherton磁滞理论三相三柱变压器直流偏磁的电磁混合模型

直流输电系统单极运行情况下,直流通过变压器接地中性点,构成交流系统变压器的直流偏磁,准确获得变压器铁心的磁性能并建立变压器暂态模型是分析偏磁问题的关键。介绍了基于反映物理机制的Jiles-Athertcm磁滞模型模拟铁心磁化性能、以三相三柱式变压器铁心和绕组的空间结构为基础、建立的变压器电磁混合模型,研究了偏磁条件下励磁电流及其谐波的规律特性。并与实测数据进行对比分析,结果表明:实验结果和计算结果吻合,本文提出的变压器电磁混合模型具有一定的可行性,提高了磁路耦合变压器模型的精度。

基于磁路特征的三相三柱式变压器励磁参数识别

针对励磁参数在变压器保护中的应用,提出了三相三柱式变压器励磁电感参数的识别方法。根据三相三柱式变压的磁路特征建立了反映主磁通感应压降与励磁电流关系的简化数学模型。对于Y/Y接线的变压器,在求得其主磁通感应压降后,根据所建模型可稳定、准确地求取其在非内部故障情况下的励磁参数,所求参数与内部故障相比特征明确。Δ侧环流不是三相三柱式变压器的励磁电流,在用绕组端电压代替主磁通感应压降后,可直接应用于Y/Δ接线变压器,励磁涌流时仍可准确计算其励磁参数,其特征明确,可与差动保护配合,构建励磁涌流识别判据。通过统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)仿真模型验证了该方法的正确性。

基于Jiles-Atherton磁滞理论三相三柱变压器直流偏磁的电磁混合模型

直流输电系统单极运行情况下,直流通过变压器接地中性点,构成交流系统变压器的直流偏磁,准确获得变压器铁心的磁性能并建立变压器暂态模型是分析偏磁问题的关键。介绍了基于反映物理机制的Jiles-Atherton磁滞模型模拟铁心磁化性能、以三相三柱式变压器铁心和绕组的空间结构为基础、建立的变压器电磁混合模型,研究了偏磁条件下励磁电流及其谐波的规律特性。并与实测数据进行对比分析,结果表明:实验结果和计算结果吻合,本文提出的变压器电磁混合模型具有一定的可行性,提高了磁路耦合变压器模型的精度。