直流偏磁下磁控电抗器铁芯矢量电磁振动特性

在交直流共同激励的工作方式下,磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)受直流偏磁的影响,其电磁特性及振动特性会发生极大的变化。为了精确模拟材料在直流偏磁下的磁化及振动特性,首先基于电工钢片的矢量磁致伸缩逆模型和磁特性测量曲线,采用速度可控粒子群优化(velocity-controlled particle swarm optimization,VCPSO)算法提取并优化模型参数,对磁控电抗器铁芯电工钢片的磁滞和磁致伸缩特性进行分析,并对比实验和仿真曲线,验证磁化特性仿真的准确性;其次,结合矢量磁致伸缩逆模型与MCR有限元模型,模拟MCR铁芯在不同直流偏磁下的矢量电磁振动特性,并分析MCR铁芯位移波形的谐波分量。最后,搭建MCR振动测试系统,验证模型仿真的准确性。研究结果可为磁控电抗器铁芯振动的相关研究提供参考。

铁芯电抗器直流偏磁对PAPF滤波性能的影响研究

实验发现,使用铁芯电抗器的三相四线制并联型有源电力滤波器(Parallel Active Power Filter,PAPF)投入后系统电流偶次谐波增幅明显,以2次谐波增幅最大。本文对此现象进行了详细的理论分析,并在MATLAB环境下进行了有无直流偏磁情况下的仿真。仿真和实验结果表明,铁芯电抗器直流偏磁是产生偶次谐波的主因,进而影响到PAPF的滤波性能。该结论对PAPF的实际工程应用设计具有一定的指导意义。

磁阀型可控电抗器的直流偏磁与谐波特性分析

介绍了磁阀型可控电抗器(MCR)无功调节的原理,使用ANSYS电磁场仿真软件对MCR磁路特点与直流偏磁特性进行描述,通过直流磁化实验获取电工钢片的磁化曲线数据,利用Matlab软件编写程序,使用三次样条插值函数求出MCR的输出电流,同时对不同直流偏磁下的输出电流进行傅里叶变换得到MCR磁饱和度与谐波之间的关系,为实际工程应用提供参考价值。

直流偏磁下磁饱和电抗器铁心电磁振动分析

磁饱和电抗器能够根据系统传输功率的大小平滑地调节所补偿的无功功率,在电力系统等多种行业得到了广泛的应用。由于磁饱和电抗器铁心磁阀结构的特殊性以及交直流共同激励的工作方式使得其振动噪声相对于其他电抗器更加明显。本文对直流偏磁引起磁饱和电抗器铁心电磁振动问题进行分析。首先对电抗器铁心固有频率进行仿真及模态实验,得到电抗器的各阶固有频率及振型,并得出振动测试关键点位置;然后基于有限元分析建立了考虑电磁力与磁致伸缩效应作用的电磁-机械耦合模型,得到了不同直流偏磁下测试点振动位移时域和频域波形,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据与实验参考。

应用磁–机械耦合场频域解法的铁芯直流偏磁振动特性分析

为了探究直流偏磁下叠片铁芯的振动特性,首先采用一台基于激光多普勒效应的磁致伸缩测量系统对取向硅钢片在有、无直流偏磁条件下的磁致伸缩特性进行测量,分析直流偏磁对磁致伸缩的影响。其次对三柱叠片铁芯模型在直流偏磁工况下进行实验,用激光测振仪测量铁芯振动。最后建立磁–机械耦合场的频域数值模型,基于谐波平衡法对非线性磁场和位移进行求解,将测量结果和计算结果相比较,验证了所提数值模型及频域分解算法的有效性。计算结果表明直流偏磁不但加剧了变压器铁芯振动,还会影响其振动频率。

直流偏磁时变压器铁芯的力学特性分析

直流偏磁导致变压器局部过热,振动和噪声加剧,严重时可能损坏变压器。结合能量守恒原理,推导得到铁芯磁致伸缩与直流偏磁电流间的关系模型。基于所建立的数学模型,分析了直流偏磁引发的硅钢片的形变。以单相三柱变压器旁柱上最外层的硅钢片为对象进行了仿真研究,仿真结果证实了所推导模型的正确性,且表明磁致伸缩引发的铁芯形变是变压器振动加剧的关键因素。

直流偏磁下并联电抗器的振动仿真与试验研究

并联电抗器在输电系统中发挥着至关重要的作用,能为输电线路提供无功补偿,改善输电线路的质量。但是在现场运行时,并联电抗器会产生较大程度的振动与噪声,严重时甚至会危及户内变电站楼层安全。为此基于并联电抗器的振动效应,探讨不同直流偏磁下电抗器的振动变化规律。首先通过COMSOL有限元仿真软件搭建电抗器有限元模型,分析不同直流量注入下电抗器铁心的磁通密度分布规律,进而分析其应力与应变的变化趋势。然后通过实际建立电抗器振动测量系统,获取电抗器的实际振动加速度曲线并进行频谱研究,从侧面证明了提供的电抗器模型的有效性,为电抗器的减振降噪技术提供了有力依据。

基于磁控电抗器铁芯的磁滞回线拟合

针对在直流偏磁状态下铁磁性材料磁滞回线发生畸变的现象,应用BP神经网络理论在Matlab平台上实现对磁控电抗器铁芯磁滞回线的拟合,并对直流偏磁下的绕组电流的畸变情况进行仿真。结果表明,经拟合之后的磁滞回线与实际测得值接近,各绕组电流变化情况与理论分析相符合,为研究直流偏磁下磁滞回线的拟合及电流畸变分析提供了有效的方法。

变压器直流偏磁对无功补偿电容器的影响

针对变压器发生直流偏磁时无功补偿电容器电流谐波过大的现象,基于Jiles-Atherton模型,在MAT-LAB平台下,建立了变压器直流偏磁仿真模型,仿真结果与实测数据符合很好。计算了不同直流偏磁电流条件下的电容器谐波电流,结果表明各次谐波随直流电流增加而近似呈线性增加,各电容器组之间发生4次谐波放大现象,容易造成电容器电流总有效值过大。通过增大串联电抗值来增加串联电抗率,可以避免4次谐波放大,增强无功补偿电容器组的直流偏磁承受能力。

偏磁式可控电抗器及其应用

在偏磁式可控电抗器的线圈外层设计磁场屏蔽层和可控电抗器铁心、上下铁轭共同形成直流磁通回路,有效地屏蔽三相控制绕组产生的直流磁通,可以将偏磁式可控电抗器设计为三相三柱三线包结构,大大降低了电抗器的体积和重量。高压电动机软起动是偏磁式可控电抗器一个重要的应用领域,应用容量已接近30 MW,前景十分广阔。

直流偏磁下电流互感器测量特性分析

电流互感器作为电力系统的基本测量单元,其性能对电能计量的准确性有重要影响。随着非线性负荷和绿色能源的大量接入,供电线路电流中出现的直流分量可能严重影响电流互感器的测量准确性,甚至会造成电流互感器铁芯饱和。因此,十分必要对直流偏磁下电流互感器的测量准确性进行评估。文章基于对电流互感器电磁物理特性的分析,建立了存在直流偏磁下表征电流互感器测量特性的解析模型,推导出了电流互感器测量准确性与安匝数、铁芯尺寸、铁芯材料、二次负荷等参数之间的关系式,并对所建模型进行仿真验证得到的结果,对直流偏磁下电流互感器的测量特性进行了讨论。

一种直流换流阀饱和电抗器的改进方案

针对直流换流阀电抗器运行时因工作磁通密度大范围变化引起的电磁振动、噪声及发热问题,提出一种可控直流偏磁的改进方案,即通过控制铁心饱和程度,减小工作磁通密度变化量的方法,达到了抑制磁致伸缩引起的振动和噪声、减小铁损引起的发热、缩短电抗器电流饱和时间的目的。首先阐述了改进方案原理,然后利用基于J-A理论的非线性电感和理想变压器建立改进后阀电抗器模型,在Simulink中仿真不同直流偏磁电流下的电抗器工作状态,最后进行了实验验证,表明了该改进方案的有效性。

双级磁阀可控电抗器振动特性试验研究

磁致伸缩效应是变压器、电抗器铁心振动的主要原因,文中基于内能机械能守恒理论,分析了双级磁阀可控电抗器铁心正常运行和含有直流分量时的振动机理,并通过搭建振动试验测量平台,测量了电抗器正常空载情况下铁心上不同点振动加速度,分析了相应的振动特性。进一步对直流偏磁情况下的双级磁阀可控电抗器振动特性进行测量。结果表明:电抗器铁心振动随直流分量的增加而增大,波形畸变程度加剧,各次谐波都呈现增加趋势,且增幅各异。研究结果验证了双极磁阀电抗器铁心直流偏磁振动特征,同时为后续的减振降噪提供了试验基础。

裂芯式磁阀电抗器的电抗特性研究

以500kVar/10kV裂芯式磁阀电抗器的设计参数为研究背景,分析了磁路与电路之间的参数耦合关系,推导了直流偏磁电流幅值与晶闸管控制角之间的关系,阐述了直流偏磁对电工钢片的磁阻与绕组电抗的影响。根据线性分段原理,对宝钢B30G120电工钢片作为铁芯的磁阀电抗器的绕组电流进行了仿真分析,同时与实际运行电流波形进行了对比分析,并得出了相关结论。

直流偏磁对变压器振动的影响

针对偏磁下变压器异常振动的问题,分析了变压器铁芯和绕组振动的机理,建立了基于电—磁—结构力学多物理场耦合的变压器铁芯和绕组综合振动的三维模型,并通过仿真和试验进行对比验证。结果表明,偏磁下磁通密度正负半周期分布不平衡,且随着偏磁的增强,磁通密度最值增大,铁芯和绕组的振动加剧;变压器的三维模型和所采用的分析方法具有较高的精度,对变压器的优化设计提供了依据。

磁控电抗器铁心的磁力耦合有限元仿真与分析

磁控电抗器是一种具有优良工作特性的无功补偿设备,能够平滑而连续地调节电抗值改变其容量,在电力系统中得到了广泛的应用。由于磁控电抗器的工作方式是交直流共同激励和铁心磁阀结构的特殊性,铁心的振动噪声问题较为严重,这也成为了制约磁控电抗器发展的主要因素。本文基于有限元软件分布建立二维和三维铁心磁场-机械耦合模型,考虑磁致伸缩影响,针对集中式磁阀结构,完成铁心不同饱和程度下磁场和振动位移的数值计算,得到并比较二维和三维铁心的磁通密度和振动位移分布情况,为磁控电抗器铁心振动噪声的分析提供理论依据和计算方法。

提高磁控并联电抗器响应速度的方法探讨

介绍了超高压大容量磁控并联电抗器的主电路结构和工作原理,针对其在超/特高压系统应用中存在的响应速度过慢问题,提出了增加直流控制电压、利用充电电容放电、采用直流预偏磁的解决方法,并对比了其在实际应用中的主要优缺点,仿真结果验证了这些方法的有效性。

基于开关频率调制的高频变压器励磁曲线测量方法及其电磁暂态模型

高频变压器是双有源桥(dual active bridge, DAB)变换器的关键器件,在运行中可能出现直流偏磁,构建具备铁芯非线性表征能力的高频变压器模型,是准确分析直流偏磁及其他涉及铁芯饱和的电磁暂态特性的基础。模型的关键在于准确测量高频变压器的励磁曲线。该文通过开关频率调制使DAB产生等幅值变频方波电压,对中间高频变压器进行变磁链激励,通过端口电压电流测量和计算获得其磁滞回线簇和励磁曲线。该方法不需要新增任何交流激励电源,可在DAB变换器投运时通过开关调制实现高频变压器励磁曲线的测量,解决了高频变压器励磁曲线测量低效率和高成本的难题。以1台高频变压器为对象,对其励磁曲线进行测量并构建电磁暂态模型,搭建DAB测试平台,开展了额定频率过电压和直流偏磁试验及仿真,模型仿真误差均在7%以内,均方误差最大仅0.0027。结果表明:考虑励磁非线性的高频变压器电磁暂态模型能够大幅提高铁芯饱和工况的仿真精度,对DAB电磁暂态特性分析与控制具有重要意义。

一起主变电抗器开关故障跳闸的分析及处理

分析了一起主变电抗器故障跳闸事件。经过对一、二次设备的检查和分析,发现电抗器设备正常,二次保护装置的保护动作行为正确,进一步分析电抗器合闸波形发现合闸瞬间存在直流偏磁现象,引起电流互感器饱和,同时首端电流互感器的抗饱和度比较差,导致电抗器投切瞬间产生差流并超过保护定值,最终使保护动作跳闸。该事件提醒我们需重视电力设备的质量问题,验收环节应做到严谨、细致,避免再次发生此类事件。

地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。