直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析.pdf

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1、第26卷第4期电力系统及其自动化学报Vo】J26No．42014年4月ProceedingsoftheCSU—EPSAApr．2014直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析李岩，高延超，韩芳旭(沈阳工业大学特种电机研究所，沈阳110870)摘要：变压器中性点流人直流电流时，在变压器内部会产生直流偏磁现象。单相变压器具有独立的磁回路，因此磁阻比较低，较小的直流电流就可以引起磁饱和，直流偏磁现象在单相变压器内部产生的影响比较明显，因此文中基于场路耦合有限元法，对一台容量为240MVA的单相电力变压器在不同直流偏磁水平下的空载运行状态进行了仿真计算，分析了直流偏磁量对变压器励磁电流波形、谐波含

2、量以及磁场分布的影响规律。在此基础上建立了变压器铁心的多物理场耦合有限元模型，对铁心在直流偏磁前后的振动噪声进行了对比分析，并提出通过分析变压器所允许的最大声压级，来预估产品所能承受的最大直流量，对变压器的结构设计具有一定的指导意义。关键词：直流偏磁；单相变压器；场路耦合；空载；振动噪声中图分类号：TM41文献标志码：A文章编号：1003—8930(2014)04—0009—06CalculationandAnalysisontheMagneticandResonantFieldsofSingle-phaseTransformerwithDCMagneticBiasLIYan，GAOYan

3、-chao，HANFang—XU(ResearchInstituteofSpecialElectricMachines，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Direct—current(DC)magneticbiasisgeneratedwhenDCflowsthroughneutralpointofatransformer．．Thereluctanceislowsincesingle—phasetransformerhasindependentmagneticpath，andlittleDCwillco

4、nsequentlygiverisetomagneticsaturation，thusDCmagneticbiasismanifestinsingle—phasetransformer．A240MVAsingle-phasetransformeristreatedasanexample，onthebasisoffield-circuitcoupledfiniteelementmethod，andno-loadcharac—teristicsaresimulatedwithdiverseDCmagneticbias．TheinfluenceofDCmagneticbiasonthewavef

5、ormsofexcitingcurrent，excitingcurentharmoniccomponentandthemagneticdistributionareanalyzed．Onthebasisofabovework，themulti—fieldcouplingfiniteelementanalysismodelisestablished．andcoreSvibrationnoiseswithandwithoutDCmagneticbiasarecomparedandanalyzed．Meanwhile，itisproposedthatthemaximumfeasiblenoise

6、isutilizedtoesti—matethemaximumDCcomponentthattransformercanstand，whichisofcertainguidingsignificanceforthestructuredesignofsingle-transformer．Keywords：direct-currentmagneticbias；single-phasetransformer；field-circuitcoupling；no-load；vibrationnoise随着我国大容量、长距离直流输电线路的投铁心磁密饱和程度加剧，产生谐波，引起噪声、过入使用，以大地返回方

7、式运行的直流输电系统引热和振动等[7-91，因此系统地研究变压器直流偏磁起的变压器直流偏磁现象13益突出【。变压器工特性，对变压器生产厂和电力系统的安全运行是作在直流偏磁状态下，交直流磁通叠加，与直流偏必要的。磁方向一致的半个周期铁心饱和程度大大增加，文献[1O]利用EMTP软件计算了直流偏磁对另外半个周期饱和程度减弱，励磁电流呈现正负变压器励磁电流的影响，对变压器允许通过的最半波不对称的状态[5-6]。变压器的这种状态