如何計算電力變壓器的損耗及溫升
如何計算電力變壓器的損耗及溫升
沈陽工程學院電力學院、地磁感應(yīng)電流引起的直流偏磁會對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產(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重的影響。 質(zhì)量投射(coronalmassejection，CME)是指等離子體和磁場突然從冠狀病毒大量噴出。噴發(fā)的方向朝向地球時，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，在變化的地球磁場作用下，在地球表面每公里誘發(fā)數(shù)十伏特，持續(xù)時間為數(shù)分鐘至數(shù)小時的地表電位(earthsurfacepotential，ESP)。
當該電位作用于電力系統(tǒng)時，系統(tǒng)的長距離輸電線路將產(chǎn)生地磁感應(yīng)電流(geomagneticallyinducedcurrent，GIC))，其峰值可達到數(shù)百安培，該電流變化頻率遠遠低于1Hz，處于準直流狀態(tài)研究表明，GIC流入中性點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周期都會發(fā)生嚴重的磁飽和現(xiàn)象，對變壓器造成嚴重的有害影響，甚至危及電力系統(tǒng)的安全運行。
GIC對變壓器影響的研究一直受到電網(wǎng)運營商、設(shè)備制造商和學術(shù)界的重視。常規(guī)有限元分析認為材料屬性是線性的，激發(fā)和響應(yīng)都是正弦信號。針對地磁感應(yīng)電流問題，需要考慮鐵芯半周期飽和及非對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算方法，重點為GIC影響地區(qū)的電力變壓器提供設(shè)計參考。
研究人員將有限元與PSCAD重疊計算，研究地磁感應(yīng)電流影響下電力變壓器運行特性的變化，首先基于有限元研究變壓器鐵芯在飽和運行條件下的勵磁特性計算方法，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，論文標題為《大地直流偏磁影響下的電力變壓器損耗與溫升計算研究》。