資源描述：
《高壓直流輸電系統(tǒng)接地極電流對(duì)電力變壓器運(yùn)行影響的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、高壓直流輸電系統(tǒng)接地極電流對(duì)電力變壓器運(yùn)行影響的研究關(guān)鍵詞：高壓直流輸電?變壓器?直流偏磁?電路-磁路耦合模型?中國(guó)論文?職稱論文摘要:當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)采用單極大地回路方式運(yùn)行時(shí),可能會(huì)有部分入地電流流入中性點(diǎn)接地的電力變壓器中,這將給系統(tǒng)運(yùn)行和變壓器本身帶來(lái)諸多不利后果。采用電路-磁路耦合方法,推導(dǎo)建立了可以考慮負(fù)載變化的單相心式變壓器模型,對(duì)偏磁電流造成的變壓器工作電流諧波增加等影響進(jìn)行了詳細(xì)分析,并利用解析法對(duì)空載條件下的簡(jiǎn)化變壓器模型進(jìn)行了驗(yàn)證。還比較了由于負(fù)載不同使得變壓器處于不同工
2、作點(diǎn)時(shí)偏磁電流影響的變化。仿真結(jié)果表明,變壓器運(yùn)行工作點(diǎn)降低對(duì)提高設(shè)備耐受直流偏磁干擾的能力有積極的作用。0引言隨著“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的實(shí)施,近幾年來(lái),天生橋至廣州北郊、三峽至常州、三峽至廣東、貴州至廣東直流輸電工程陸續(xù)建成。在運(yùn)行實(shí)踐中,當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)采用單極大地回路方式進(jìn)行電能傳送時(shí),將會(huì)有最高達(dá)數(shù)千安培的直流電流流入大地。部分直流電流流經(jīng)中性點(diǎn)接地的電力變壓器等設(shè)備,在交流系統(tǒng)中形成回路,從而由于直流偏磁效應(yīng),使得電力變壓器處于非正常的運(yùn)行狀態(tài)中,最終導(dǎo)致了對(duì)設(shè)備本身
3、以及所在電力系統(tǒng)的干擾。如在2002年12月三峽至常州±500kV直流輸電系統(tǒng)開始調(diào)試和試運(yùn)行以來(lái),常州武南兩組500kV主變壓器噪聲上升了約20dB。2003年4月至5月,在直流輸電功率為1540MW,地中電流達(dá)3320A的大方式下,測(cè)量得到500kV武南主變壓器的中性點(diǎn)直流電流最大值為10.4A,噪聲最高達(dá)91.4dB[1]。此外,南方電網(wǎng)貴廣直流2004年5月的監(jiān)測(cè)記錄表明[2],當(dāng)以750MW單極大地回路方式運(yùn)行時(shí),春城站主變壓器中性點(diǎn)直流電流達(dá)34.5A,噪聲為93.9dB,諧波電壓總
4、畸變率達(dá)2.1%。由于電力變壓器對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,因此國(guó)內(nèi)相關(guān)電力運(yùn)行部門和科研院所針對(duì)電力變壓器直流偏磁現(xiàn)象以及所造成的系統(tǒng)影響這一難題,開展了大量的研究工作,獲得了許多有價(jià)值的研究成果[1-7]。筆者采用電路-磁路耦合的分析方法,推導(dǎo)建立了簡(jiǎn)單交流系統(tǒng)中帶有負(fù)載的單相雙繞組心式電力變壓器的數(shù)學(xué)模型,并利用解析法進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)考察該模型在不同幅值的偏磁電流下的表現(xiàn),獲得了關(guān)于變壓器直流偏磁現(xiàn)象機(jī)理和所產(chǎn)生影響的定量描述,分析了由于負(fù)載變化而導(dǎo)致變壓器處于不同工作點(diǎn)時(shí)所
5、產(chǎn)生的差異。研究結(jié)果可以為今后更進(jìn)一步的研究工作提供參考。1計(jì)算原理電路-磁路耦合的計(jì)算方法通過(guò)將反映變壓器端口特性和內(nèi)部電磁場(chǎng)分布的電路和磁路方程聯(lián)合求解,能更準(zhǔn)確地反映變壓器內(nèi)在屬性特征,能更好地滿足系統(tǒng)分析的需要[8]。當(dāng)變壓器受到直流偏磁電流干擾時(shí),在設(shè)備內(nèi)部既存在交流作用,又存在直流作用,變壓器鐵心極易進(jìn)入高度飽和狀態(tài)。對(duì)這一現(xiàn)象的研究必須綜合考慮系統(tǒng)條件和變壓器設(shè)備的本身特性,因而利用電路-磁路耦合的計(jì)算方法能獲得物理概念更為明晰的分析結(jié)果。本文所研究的簡(jiǎn)單交流系統(tǒng)模型見圖1。圖中,
6、usys,Rsys,Lsys和Udc分別表示交流系統(tǒng)等值交流電源、阻抗和直流電壓源;變壓器原副邊繞組電阻和負(fù)載分別用Rp,Rs和RL來(lái)代表。而ip,is和ep,es則分別代表原副邊繞組電流和感應(yīng)電勢(shì)。根據(jù)圖1所示系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu),可以列寫出相關(guān)電路方程見式(1):usys=ip(Rsys+Rp)+Lsysdipdt+dψpdt-Udc-dψsdt=is(Rs+RL!####"####$)(1)其中:ψp,ψs代表原副邊繞組各自所交鏈的總磁鏈。圖2所示是單相心式變壓器的磁路模型,其中Rmp,Rms和R
7、my分別代表變壓器原副邊鐵心和上下鐵軛磁阻;Rma表示兩側(cè)漏磁支路磁阻。而Fp和Fs則分別表示原副邊繞組電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì);Φi(i=1,2,3)為回路磁通。結(jié)合圖2所示的磁路模型,列寫相關(guān)磁路方程如下:[R(Φ)][Φ]=[Nm][i](2)其中:[R(Φ)]為磁阻矩陣,各漏磁支路磁阻值可以由變壓器短路及空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得[9];[Φ]為回路磁通矩陣;[Nm],[i]分別為繞組匝數(shù)及電流矩陣。利用梯形積分公式將式(1)轉(zhuǎn)化為:[A][i(t+Δt)]=-[Nm]T[Φ(t+Δt)]+[S](3)
8、其中:[A],[S]是與外加系統(tǒng)條件或前一時(shí)刻各狀態(tài)量有關(guān)的系數(shù)矩陣。將式(2)和式(3)聯(lián)立,就可以獲得以矩陣形式表述的電路-磁路耦合方程:{[R(Φ)]+[Nm][A]-1[Nm]T}[Φ(t+Δt)]=[Nm][A]-1[S]由于鐵心材料的非線性,需要利用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行迭代求解,進(jìn)而最終獲得各狀態(tài)量隨時(shí)間的變化情況。2具體實(shí)例分析實(shí)例分析中所采用的單相雙繞組心式變壓器模型各項(xiàng)參數(shù)包括[9]:額定容量62.5MV?A,額定頻率50Hz,原副邊額定電壓分別為16/3%kV和110/3%kV
