如何計(jì)算電力變壓器的損耗及溫升
如何計(jì)算電力變壓器的損耗及溫升
沈陽工程學(xué)院電力學(xué)院、地磁感應(yīng)電流引起的直流偏磁會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，其中單相變壓器、三相五柱電力變壓器受到最嚴(yán)重的影響。 質(zhì)量投射(coronalmassejection，CME)是指等離子體和磁場(chǎng)突然從冠狀病毒大量噴出。噴發(fā)的方向朝向地球時(shí)，大量的高能帶電粒子和地磁發(fā)生作用，引起地球的磁暴現(xiàn)象。帶電粒子形成的電噴，在變化的地球磁場(chǎng)作用下，在地球表面每公里誘發(fā)數(shù)十伏特，持續(xù)時(shí)間為數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)的地表電位(earthsurfacepotential，ESP)。
當(dāng)該電位作用于電力系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的長距離輸電線路將產(chǎn)生地磁感應(yīng)電流(geomagneticallyinducedcurrent，GIC))，其峰值可達(dá)到數(shù)百安培，該電流變化頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1Hz，處于準(zhǔn)直流狀態(tài)研究表明，GIC流入中性點(diǎn)接地的大型電力變壓器后，變壓器鐵芯在工作頻率的每半個(gè)周期都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的磁飽和現(xiàn)象，對(duì)變壓器造成嚴(yán)重的有害影響，甚至危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
GIC對(duì)變壓器影響的研究一直受到電網(wǎng)運(yùn)營商、設(shè)備制造商和學(xué)術(shù)界的重視。常規(guī)有限元分析認(rèn)為材料屬性是線性的，激發(fā)和響應(yīng)都是正弦信號(hào)。針對(duì)地磁感應(yīng)電流問題，需要考慮鐵芯半周期飽和及非對(duì)稱磁化電流引起的飽和，常規(guī)有限元分析難以滿足工程應(yīng)用
傳統(tǒng)的分析方法難以模擬地磁感應(yīng)電流直流偏磁引起的變壓器飽和特性的變化。研究人員從工程應(yīng)用的角度，找出了GIC影響條件下變壓器磁化電流、損耗及溫升的可行性計(jì)算方法，重點(diǎn)為GIC影響地區(qū)的電力變壓器提供設(shè)計(jì)參考。
研究人員將有限元與PSCAD重疊計(jì)算，研究地磁感應(yīng)電流影響下電力變壓器運(yùn)行特性的變化，首先基于有限元研究變壓器鐵芯在飽和運(yùn)行條件下的勵(lì)磁特性計(jì)算方法，基于變壓器鐵芯的飽和特性曲線建立了PSCAD地磁感應(yīng)電流影響下的磁化電流仿真模型，最終基于PSCAD和三維渦流場(chǎng)耦合分析，提出了地磁感應(yīng)電流影響下的變壓器損耗和溫升計(jì)算方法。然后得出以下結(jié)論。以上研究成果已發(fā)表在2020年第一期《電氣技術(shù)》雜志上，論文標(biāo)題為《大地直流偏磁影響下的電力變壓器損耗與溫升計(jì)算研究》。