变压器直流偏磁现象研究

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1、西安科技大学硕士学位论文变压器直流偏磁现象研究专业名称：电力系统及其自动化作者姓名：张师赫指导教师：付周兴论文题目：变压器直流偏磁现象研究专业：电力系统及其自动化硕士生：张师赫（签名）指导教师：付周兴（签名）摘要太阳活动引起的地磁暴以及HVDC单极运行方式会引起变压器直流偏磁，直流偏磁会引起变压器铁芯饱和，从而导致变压器噪音增大、振动加剧、局部发热严重，并向电网中输入大量谐波，影响继电保护装置的正确动作等不利影响。因此，研究直流偏磁对变压器的影响及其抑制措施具有重要意义。本文首先对变压器直流偏磁

2、的产生机理进行了详细分析，并就直流偏磁给变压器及电力系统带来诸多不利影响进行了论述。然后利用有限元分析软件Maxwell2D以单相变压器为例，建立其瞬态电磁场分析模型，分析对比铁芯及铁轭在有不同直流流入情况下的内部磁场变化。根据统一磁耦合电路（UMEC）模型，利用PSCAD/EMTDC仿真分析了不同直流电流作用下，变压器的空载励磁电流波形特征及谐波分析，并比较了单相、三相三柱式及三相五柱式变压器对直流偏磁的耐受能力。最后，以加装补偿绕组及外加直流源补偿法为例，在PSCAD软件中搭建模型并进行仿真计算，分析其抑制效果，并

3、讨论了几种主要抑制直流偏磁措施的优缺点。经过大量仿真分析，得出结论：随着铁芯的饱和，漏磁通逐渐增大，导致漏磁通流过的位置涡流增大，发热量升高，并且铁芯上发热量最高点出现在上下铁轭与铁芯和左右铁轭交接处；三相三柱式变压器耐受直流偏磁的能力最强，单相变压器最弱，三相五柱式变压器的耐受能力介于二者之间；加装补偿绕组及外加直流源补偿方法具有抑制直流偏磁的能力，并且抑制效果明显。关键词：变压器，直流偏磁，有限元分析，抑制措施研究类型：应用研究Subject：ResearchonDCBiasofPowerTransformerSp

4、ecialty：PowerSystemandAutomationName：ZhangShihe(Signature)Instructor：FuZhouxing(Signature)AbstractMoreandmoreDCbiasisouccredontraditionalACtransformers,duetotheapplicationsofgeomagneticallyinducedcurrentcausedbysolaractivitiesandHVDCunipolaroperationmode,thecore

5、oftransformerwillbesaturationedwhentheDCcurrentincreasestoacertainextent,thatwillleadtotheincreaseoftransformernoise,vibrationandheat,Injectedalargenumberofharmonicsintothegrid,affectthecorrectoperationofprotectiondevicesandreducethesystemvoltageetc.Therefore,th

6、estudyofDCbiasanditssuppressionmeasureshaveagreatpracticalsignificanceandlong-termstrategicsignificance.Inthispaper,themechanismofDCbiashavebeenanalyzedfirst,andthendiscusssomeadverseeffectsontransformersandthepowersystemcausedbyDCbias,afterthatanexampleoftransi

7、entelectromagneticfieldofsingle-phasetransformerhasbeenestablishedusingfiniteelementanalysissoftwareMaxwell2D,andthenusethismodeltoanalyzeandcomparetheinternalmagneticfieldchangesincoreandyokeunderdifferentDCcurrent.BasedontheUnifiedMagneticEquivalentCircuit(UME

8、C)modeloftransformer,theexcitationcurrentanditsharmonicofDCbiasedpowertransformerhavebeenanalyzedbyusingPSCAD/EMTDCinthispaper.ThetoleranceabilitiesofSingle-phase,thr