直流变压范文（精选9篇）
直流变压 第1篇
1 直流电阻试及利用试验数据对变压器缺陷的判断
2004年6月下旬, 我单位新建某110kV变电所进行1#主变安装, 该主变的型号为SSZ10—31500/110, 额定电压为110/37/10.5kV, 额定电流165.3/491.5/1732.1A, 连接组别为YN, YNO, D11。根据合同要求, 可免于吊罩检查。我们对变压器进行全套电气试验, 试验结束后, 将现场数据与厂方数据进行对照分析, 发现该主变35KV侧一档直流电阻不平衡率为2.51%, 二档直流电阻不平衡率为1.09%, 其它三档的直流电阻正常, 且一档的误差率明显超出《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》中所规定的标准。反复检查试验接线, 更换了直流电阻测试仪, 但结果与前次数据基本相符。依据表一数据, 我们可以设想缺陷、故障点的部位:
1) 35kV中压A相线圈一档抽头匝数有误;
2) 35kV中压A相线圈分接头与引线连接接触不良;
3) 35kV A相引线与套管导电杆连接不良;
4) 35kV无励磁分接开关静触头接触不良。
对于以上几点可能性, 我们可以这样进行预想和分析:
1) 根据变压器的设计和要求, 对于变压器线圈的绕制, 作为以生产110kV变压器为主产品的生产厂家, 变压器线圈都要进行产品的半成品和成品试验, 而且, 我们对原出厂试验报告及安装后的变压器试验报告中变压比试验数据进行比较, 其误差值均小于±0.5%, 符合规程要求, 同时, 其同档比较值亦无较大差别, 因此, 变压器线圈匝数有误的可能性较小, 这种情况应该排除;
2) 对于第二点, 从表一的数据分析, 如果分引线焊接不良, 出现一档直流电阻不平衡亦在情理之中, 因此也应当作为疑点之一;
3) 35kV引线与导电杆的连接不好的情况, 在以往的试验中, 也曾出现过, 但这次的试验数据与以往不同, 无论从同档的三相数据, 还是从同相的五档数据来看, A相引线与导电杆接触不好, 它的梯度应当有一定的规律性, 五档数值要么同大, 要么同小, 因此这可能性较小, 但从检查的角度来看, 这种方案是简便可行的。作为检查预案之一;
4) 对于无励磁分接开关动, 静触头不接触不好的情况, 在以往的检修, 试验中、也时有发生。由于动、静触头表面出现氧化, 使得动、静触头之间触电电阻过大, 造成直流电阴不平衡, 这种情况作为排查的重点。
从上述分析的结果, 我们作了两种预案:
1) 不吊罩检查。方法是打开35kV手孔, 检查引线电杆之间的紧固情况简便易行, 工期较短;
2) 第一种方法未能检出问题时, 即对变压器进行吊罩检查, 从内部直观地查找缺陷部位, 从而彻底解决直流电阻不平衡的缺陷。
2 缺陷的及排除
根据预案, 打开35kV手孔, 检查35kV引线与套管导电杆的连接情况, 并未发现接触不发现象, 于是又从导电杆的下部铜皮上进行直流电阻的反复测试, 未发现其他导常。于是是我们就进行第二套方案。吊罩以后, 检查分接开关动、静触头的接触情况和分接引线与静触头的连接情况, 此次在进行接触电表测试时, 发现A相对动、静触头的接触电阻, 均大于1000uΩ, 一档的接触电阻为3 155uΩ, 而B、C相动、静触头之间的电阻均小于500 uΩ (数据见表2) , 于是我们重点检查A相动、静触头35KV无励磁分接开关接触电阻 (uΩ) 的接触情况, 经仔细检查发现主动接头夹紧弹簧力较小, 经紧固螺丝调整弹簧行程后, 弹力无明显变化, 再经仔细检查发现主触头夹片间已无支撑圆珠, 导致动触头夹片与静触头的接触压力不平衡。后经与厂方研究决定更换了35kV无励磁分接开关, 于是又重新对更换新的无励磁分开关接触电阻进行测试, 试验数据正常 (见表3) , 35kV无励磁分接开关接触电阻 (uΩ) 同时又进行了35kV直流电阻的测试, 试验数据也在正常标准范围之内, 问题缺陷圆满解决。
3 结论
变压器的场试验是变压器投入运行前对变压器是否具备正常运行条件的一次全面检查和评估, 对电器试验工来说, 只有根据变压器的工作原理, 电气试验数据的计算及相关知识, 并对各种实验方法, 尤其是减少试验误差的办法能熟悉, 并灵活运用, 这样才能提高试验数据的准确率, 对判断变压器是否存在问题尤其重要。
参考文献
[1]袁燕岭, 甘景福, 陈震, 王金明, 韩宝星.变压器直流电阻测试数据异常分析与处理[J].变压器, 2011 (4) .
[2]舒剑飞, 张建学.变压器直流电阻测试实例分析与故障判断[J].电力学报, 2010 (4) .
变压器绕组直流电阻的故障分析 第2篇
【关键词】变压器；直流电阻；绕组
前言
测量变压器绕组的直流电阻是一个很重要的项目。在《规程》中其次序排在变压器试验项目中的第二位。是变压器在交接、大修和改变分接开关后必不可少的试验项目。本文以08年我局春检试验中，南岗变1#变压器直流电阻的异常数据为例，进行了分析和判断。及时将缺陷二次绕组引出线松动缺陷进行了处理，从而避免了重大事故的发生。下面介绍了具体分析判断的方法和经过。
1、故障案例
2008年9月23日，66kV南岗变电站1#主变二次侧直流电阻异常。排除人为因素及外界干扰后利用多台仪器测试二次直流电阻仍超标（不平衡度达1.71%），经综合分析确认该变压器二次侧存在故障，并成功消缺。试验数据如下：
2、故障分析与处理
2.1故障部位初步判断
該变压器10kV侧绕组为角型连接，由于a相绕组的尾端焊接在C相引线上，因而由线电阻换算的线电阻Ra应为a相引线处至c相引线处的R值；Rb是a相引线处至b相引线处的R值；Rc是c相引线处至b相引线处的R值。（见图一）
从上面算式可见如故障点在f点以下时即绕组内部时会引起Rx的变化，进而导致Rx’变化，但其他两相不变化。例如故障点在a绕组会导致Ra的变化从算式①可见Ra’会随着Ra的变化而变化，而Rb’、Rc’不会变化。
而当故障点在F点及以上时会引起附加电阻fx的变化，进而导致和fx相关的两相直流电阻变化。例如，a相f点以上接触不良，会导致fa变大，从算式①可见和fa两相相关的Ra’、Rb’都会增加。
而此次故障变压器二次绕组直流电阻表征为a、b两相直流电阻偏大，c相偏低。从上面叙述可知会引起这种的部位存在四种可能，即：
4.第一种和第二种同时发生。
2.2故障类型排除
在发现变压器10kV侧直流电阻异常后我们查阅了历年该变压器的色谱分析未见异常，该变压器变比也未见变化，说明该变压器绕组短路及断股情况的可能性比较小，即1、2、4种可能性较小。同时从历年试验数据中可以看出该变压器10kV侧不平衡度从2002年至2008年逐年增加且a、c两相增长变化较为一致，若是由于两相绕组断股引起的直流电阻增加则a、c两相增长很难保持一致。而第三种情况则符合这种变化规律，即当fa变化导致Ra’、Rb’增大，且幅度相似接近fa（见算式①）。
通过综合分析，排除第1、2、4种故障位置，我们认为第三种故障类型是符合试验规律将故障点确定在a相绕组公共连接部分（图一虚框部分）。
同时经过分析我们认为10kVa相绕组引出线与导电杆的连接部分接触不良导致直流电阻增大的可能性较大，因为该处为螺栓连接可能松动，在常年变压器运行震动的影响下这种情况可能会加剧，最终导致直流电阻超标。因此将故障检修位置初步确定在该点。
2.3检修处理
现场将10kV侧观察窗打开发现a相绕组引出线与导电杆连接部分螺栓已明显松动，经现场处理后测量直流电阻恢复正常。
3、结束语
通过直流电阻测试，准确的确诊了低压侧绕组接触不良故障，防止了故障的恶化，防止了一起潜在事故的发生。从而可见变压器直流电阻测试在预防性试验中是检测变压器一个重要的试验项目，对保证变压器的安全运行具有重要意义。
参考文献
[1]陈化刚.电力预防性试验
[2]电力预防性试验规程（DL/T 596-1996）
[3]柳泽荣.变压器有载分接开关
[4]陈家斌.电力设备故障检测诊断方法及实例
直流变压 第3篇
1直流变压器的研究现状
在直流配电网中,直流变压器(DC/DC变换器)不仅起到了变换电压的作用,还可以实现高低压配电母线之间的能量交互。DC/DC变换器主要分为隔离型和非隔离型。在直流配网中,为了实现不同电压等级直流母线的电压和功率转换,直流变压器必须具有电气隔离功能。以美国弗吉尼亚电力电子中心Fred C.Lee为首的学者系统地提出了直流变压器的概念,直流变压器在接近100%的等效占空比下工作,输出省去了滤波电感,结构简单。而它采用开环控制,很容易实现软开关,可以进一步提高开关频率和功率密度。通常情况下,现有的功率变换技术是通过工频变压器实现电压匹配和电气隔离的,但是,由于工频变压器体积庞大、质量笨重、损耗较大,很难实现功率转换系统的高功率密度和高效率。近年来,高频变压器取代了传统的工频变压器,被普遍认为是下一代功率变换的必然发展趋势。事实上,在低压小容量领域,DC/DC变换器已经得到了比较广泛的应用,对于高频隔离型DC/DC变换器也有了较多的研究文献。但是,受电力电子半导体器件发展的限制,很少有文献涉及中高压大容量等级的高频隔离DC/DC变换器。
基于双主动全桥的高频隔离双向DC/DC变换器(DAB-IBDC)具有功率密度高、模块化对称结构、双向功率传输能力、动态响应快、软开关实现容易等优点,使其成为了高频隔离功率变换的核心电路,受到了学术界和工业界的高度重视。图1对比了DAB-IBDC与传统交流电力系统的基本工作原理。事实上,两者均可以等效为2个交流源连接在电感两端,通过调节2个交流源之间的相移来调节功率流动的大小和方向。所不同的是,在传统的交流电力系统中,交流源为工频正弦波,而DAB-IBDC中为高频方波。DAB-IBDC不仅实现了高低压等级的变换,还实现了高低压直流母线的电气隔离和功率的双向流动。另外,使用高频隔离变压器还可以进一步提高系统的功率密度和模块化程度。独立的DAB-IBDC单元可以作为一个最基本的直流变压器单元,实现直流电压的变换和功率的双向传递等功能。对于需要更高电压等级和更大容量的直流变压器场合,可以采用DAB-IBDC为基本单元组合,从而构建高压大容量直流变压器。
2直流变压器在直流配电网发展趋势
直流变压器被广泛应用于柔性直流配网中,而直流固态变压器的功率密度和效率是非常关键的指标。因为必须采用10k Hz以上的高频变换,所以,目前,IGBT等硅半导体器件的损耗比较大(目前效率通常在90%~92%左右),且需要较大的散热设计。同时,高频变压器对转换效率和密度的影响也非常大。在Si C器件快速发展的情况下,可以跟踪相关半导体器件公司的最新研发进展,采用最新的Si C半导体器件模块,利用Si C器件的高性能实现高效率和高功率密度的直流电压和功率转换。此外,用高频变压器取代传统的工频变压器被认为是下一代功率变换的必然发展趋势。而最新的纳米非晶等铁磁材料技术是实现直流固态变压器的关键技术。
3结束语
总的来说,直流配电网与直流变压器已经得到了各国研究者的普遍重视,一些机构提出了各自的直流配电网概念和发展目标,但还没有较为系统的示范工程报道,尤其是在高压大容量配电领域,关于柔性直流配电的研究还比较少。尽管如此,可以预见的是,在世界各国对节能减排和能源综合利用需求不断增长的今天,随着直流输电、分布式电源、储能和负荷的发展,直流配电网以其强大的技术和经济优势将会被广泛应用,有广阔的发展前景,而它也必将会对人们的生产生活产生较大的影响。
摘要：直流变压器是直流配电系统中的典型单元,其发展水平是影响直流配电发展的重要因素。简要叙述了直流变压器的发展现状,以期提高直流配电系统运行的安全性和稳定性。结合直流配电系统的发展情况指出直流变压器未来的发展趋势,从而为直流配电系统更深层次的研究奠定基础。
关键词：直流配电系统,配电安全,直流变压器,磁耦合
参考文献
[1]韩晓东,翟亚东.高压直流输电用换流变压器[J].高压电器,2002,38(03):5-6.
[2]王丰,炒敏,李晶,等.双向DCDC变换器在汽车双电压系统中的应用研究[G]//2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集.北京:中国电工技术学会,2008.
[3]应建华,张俊,肖靖帆.高频PWM DC/DC转换器的设计[J].微电子学与计算机,2009(01):197-200.
直流变压 第4篇
四川泸州川南发电有限责任公司（方山电厂）正处于向家坝--上海±800kV复奉直流超高压直流输电线路接地极附近，其中2013年复奉直流共发生6次不对称运行方式，方山电厂220kV中性点接地运行的变压器就出现了噪声、振动明显增大等情况，测得中性点最大直流电流为18A，数值大大超过了主变压器额定允许流过的直流电流8.59A。直流偏磁现象对变压器的正常运行和使用寿命有着严重的影响，危害大型发电厂安全运行，因此应加以重视。
1、变压器直流偏磁的原因
当直流电流流入中性点接地变压器的三相绕组时，会在铁心磁通中产生直流分量，引起磁通偏移，从而使励磁电流高度畸变，变压器出现直流偏磁现象。其原因主要有以下两种：
a、太阳等离子风活动引起的“地磁暴”会在地表产生电势差，诱发的地磁感应电流（近似直流）在中性点接地变压器中产生直流偏磁；b、超高压直流输电单极大地回路运行或双极输送功率不平均时，因交流系统的直流阻抗很小，会有直流电流流入中性点接地变压器产生直流偏磁。
2、直流对中性点接地变压器的影响分析
受到大地电阻的影响，直流电流在大地中流通总是从高电位流向低电位。那么两个换流站接地极之间肯定会产生电位差，入地电流将由逆变器接地极流向整流器接地极。如果不同地点并联运行的中性点接地变压器处在接地极附近，那么变压器的中性点必然会有压降。接地极的一部分入地电流将从地电位较高的变压器1中性点串入其绕组，通过输电线路进入中性点地电位较低的变压器2绕组，再由中性点流入大地，从而构成直流回路。
图1 构成直流回路示意图
如图2所示：当中性点电压被抬升，有直流分量时（虚线），磁路工作在磁化曲线的非线性区域，使得变压器磁通发生偏置，导致铁芯半波饱和，产生很大的激磁电流。
图2 变压器直流偏磁原理图
直流偏磁引起变压器励磁电流高度畸变，产生大量谐波。当谐波频率与变壓器有关部件的固有频率接近时，发生共振噪音增大。严重磁饱和产生的漏磁通导致磁致伸缩加剧，变压器振动加剧，同时磁滞损耗和涡流损耗使铁损增加，铁心的空载损耗增大。励磁电流的增大使变压器无功消耗增加，铜损增加，线圈发热，损坏绝缘，降低变压器使用寿命，威胁变压器的安全运行。
3、变压器直流偏磁治理方法
根据变压器直流偏磁的原因，目前主要有以下消除中性点直流电流的方法：
3.1中性点串联电阻
在变压器中性点串入一个低值电阻，这样能够有效地抑制流入中性点的直流电流。其优点：原理简易，容易实施，成本较低。缺点：a、无法完全消除流入中性点的直流；b、电阻值选取较大时变压器中性点不能可靠接地；c、系统零序参数产生了变化，影响到继电保护的整定；d、每当电网运行方式改变时，接地电阻需要重新计算阻值并更换。现场应用较少。
3.2中性点注入反向直流电流
借助有源注入直流电流直接抵消大地电流窜入变压器中性点的直流电流。其优点：使用灵活，无需改变系统参数。缺点：a、由于采用的是先检测后抑制，存在滞后性，导致不能完全抵消中性点的电流；b、工程量大，必须为装置建造一个独立的接地极；c、装置的成本和维护费用较高。虽然国内已有使用，但不适合推广。
3.3在交流线路上串联电容
变压器绕组出线处串联电容，能够有效切断直流回路。其优点：a、完全隔离直流电流流入交流系统；b、能够增加线路输送的能力，大大提高系统的暂态稳定性。缺点：a、对电容自身的要求较高；b、电网中有自耦变压器时，必须要安装多个电容。
3.4变压器中性点串联电容器
因为电容器具有“隔直通交”的特性，所以将其串入变压器中性点用来隔断直流电流流入变压器中性点。电容器组工频阻抗很小，理论上可以认为变压器中性点是金属接地，不需要修改变压器继保参数；在系统发生短路故障时，旁路保护装置可以承受大电流短时冲击和快速合上旁路开关，保证系统和隔直装置的安全。因此，使用中性点串联电容的方法较普遍。
图3 中性点串联电容器原理图
4、方山电厂采取的治理方案
方山电厂#1、2主变为三相五柱式重庆ABB变压器；启备变为三相三柱式天威保定变压器。由于直流输电接地极电流对不同结构变压器所产生的影响不同，根据研究结果表明，对三相五柱式变压器影响较大，对三相三柱式变压器影响较小，而实测结果也证明了这一点。经反复论证与技术评估，方山电厂于2014年最终采用变压器中性点串联电容器技术仅对主变中性点直流电流进行抑制。#1、#2主变共用一台隔直装置采用一拖二的结构，但同一时间仅允许一台主变通过该装置中性点接地运行。
以#1主变使用隔直装置为例：在变压器中性点新设一把K12隔离开关，为保证完全隔离直流电流，在隔直装置投运后，#1主变中性点接地隔离开关K11处于分断状态，新设隔离开关K12处于闭合状态。当变压器中性点未检测到直流电流，这时旁路开关K3处于合闸状态，#1主变中性点通过旁路开关K3金属接地，保证系统发生任何故障，变压器中性点均不出现不接地状态。当变压器中性点检测到直流电流超限时，旁路开关K3立即断开，使得电容器组投入运行以隔断直流电流，然后再通过电容器组两端的直流电压判断变压器中性点的直流电流已消失，则装置合上旁路开关K3。装置在电容接地运行状态下，一旦检测到变压器中性点的交流电流超限时，装置判断为电网发生不对称短路故障，晶闸管被触发导通，同时驱动旁路开关K3立即合闸，确保#1主变中性点迅速进入直接接地运行状态。
图4 一拖二的变压器中性点隔直装置
5、结束语
综上所述，直流偏磁现象严重危害中性点接地变压器及电力系统的安全运行，与其他三种治理方法相比，变压器中性点串联电容器法成熟实用，是治理直流偏磁比较理想的措施。本文结合方山电厂采取的治理方案验证了由该方法构成的隔直装置的可靠性，为大型发电厂变压器直流偏磁防治提供了参考。
浅谈变压器直流电阻试验研究 第5篇
1 测量方法
测量变压器直流电阻主要有电流电压表法、平衡电桥法和辅助测量法 (数字电桥法) 。变压器直流电阻缩短测量时间的方法主要有回路电阻突变法、恒流源法、助磁法、消磁法和数字式直流电阻测试仪。
1.1 电流电压表法。
电流电压表法又称电压降法。电压降法的测量原理是在被测绕组中通以直流电流, 因而在绕组的电阻上产生电压降, 测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降, 根据欧姆定律即可算出绕组的直流电阻。测量接线如图1所示。
测量时应先接通电流回路, 待测量回路的电流稳定后再合开关K2, 接入电压表。当测量结束, 切断电源之前, 应先断K2后断K1, 以免感应电动势损坏电压表。测量用仪表应不低于0.5级, 电流表应选用内阻小的;电压表应尽量选内阻大的。连接电流表及电压表的导线应有足够的截面, 并尽量的短, 切接触良好, 以减小引线和接触电阻带来的测量误差。当测量电感量大的电阻时, 要有足够的充电时间。
如不计电流表及电压表对测量结果的影响时采用图1 (a) 的接线, 测得的电阻数值偏大;当被测电阻越小偏大的越多, 因为被测电阻越小, 在一定的测量电压下, 电流表内阻上产生的电压降也越大, 而电压表测得的数值中包含了这个电压降, 所以图1 (a) 适用于测1欧以上的大电阻。采用图1 (b) 的接线时, 由于电压表分流的影响, 电流表测的数值偏大, 因此计算出的数值偏小, 所以在一定的外施电压下, 当被测电阻越大, 回路电流越小, 则电流偏大的越多, 算出的电阻误差也就越大, 所以这种接线适用于测1Ω以下的小电阻。
1.2 增大回路电阻——回路电阻突变法。
变压器内部的参数电感和绕组电阻是不能改变的, 但可以增加电路内的串联电阻来减小线路的时间常数, 从而缩短直流电阻的测量时间。
在测量回路中串入附加电阻R, 既“电阻突变法”, 如图2所示, 测量时先合上K2, 将R短接, 再合K1, 待电流增加到预定值I2后, 立即断开K2, 电阻R串入测量回路, 电流很快就稳定下来, 然后再接入电压表, 测量绕组上的电压降。
注:R-变压器被测绕组的电阻;L-变压器被测绕组的电感
应用电压降法测量直流电阻, 是根据测量的电流和电压值, 用欧姆定律计算得到的。一般大型变压器绕组的直流电阻比较小, 因此应选用灵敏度及准确度较高的电流电压表, 以减小测量误差。
1.3 减小回路电感——全压恒流源法。
全压恒流电源是由一恒压电压源和一恒流源及控制回路构成, 恒压源的无载直流电压一般为45-100V, 其作用是在充电初始使电流有较快的上升速度;恒流源则强迫充电电流很快稳定在预定值 (即恒压源下充电, 恒流源下测量) 。将其应用于电桥法或电压降法中, 能大大减少充电时间, 准确迅速地测量大型变压器绕组的直流电阻。
1.4 减小回路电感——助磁法。
变压器铁心是非线性铁磁材料, 当励磁电流产生的磁势足够大时, 变压器铁心会因磁饱和而使L减小, 助磁法就是基于铁心的这样一种特性提出来的。
1.5 减小回路电感——消磁法。
同一铁心柱的两个绕组中通以相反的的电流以使磁通抵消, 从而使测量电路达到基本属于纯电阻 (L≈0) 的线性电路, 使测量准确稳定、简单迅速。
2 测量中的注意事项
由于影响测量结果的因素很多, 如仪表精度、引线松紧、温度高低、接触情况和稳定时间等。因此应注意以下事项:接线时, 应注意仪表的正、负极性且仪表的准确度应不低于0.5级;使用的直流电源应电压稳定, 容量充足, 以防止由于电流波动产生自感电动势而影响测量的准确性;准确测量绕组的平均温度, 一般以变压器的上层油温作为绕组温度;试验电流不得大于被测绕组额定电流的20%, 且通过电流的时间不宜过长, 以减少被测电阻因发热而产生较大的误差, 连接导线接触必须良好。
3 对测量结果的判断
对于630千伏安以上的变压器, 当无中性点引出线时, 同一位置测量的绕组直流电阻, 直接用线电阻相互比较, 既RAB、RBC、RCA相互比较, 其最大差值应不大于平均值的2%;与以前 (出厂、交接或者上次) 测量的结果比较, 其最大差值也不大于平均值的2% (本次测量值与以前测量值换算至同一温度, 其差值与以前数值之比) 。630千伏安及以下的变压器, 相间差值一般应不大于三相平均值的4%, 线间差值应不大于三相平均值的2%。每次所测电阻值都必须换算到同一温度下进行比较, 若比较结果直流电阻虽未超过标准, 但是每次测量的数值都有所增加, 这种情况也应引起足够的重视。如变压器的中性点无引出线时, 三相电阻不平衡值超过2%时, 则需将线电阻换算成相电阻, 以便找出缺陷相。
结语
对变压器绕组进行直流电阻测量, 可以检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路;电压分接开关的各个位置接触是否良好及分接开关实际位置与指示位置是否相符;引出线有无断裂;多股导线并绕的绕组是否有断股等情况。变压器绕组的直流电阻是变压器在交接、大修和改变分接开关后, 必不可少的试验项目, 也是故障后的重要检查项目。
参考文献
[1]范辉.电气试验[M].北京:中国电力出版社.
变压器直流电阻超标故障的分析处理 第6篇
1 故障概述
故障主变型号为SFZ8-12500/35, 1998年由某变压器厂生产。该变压器自安装投运以来, 进行了周期性的例行维护试验, 但一直未进行吊罩检修, 主变整体状况不良。在2015年例行预防性试验中, 试验人员发现主变高压侧、低压侧均出现直流电阻不平衡率超标, 为保证变压器安全稳定运行, 应立即停电处理。
在进行吊罩检修之前, 为准确定位故障点, 试验人员对主变高、低压侧及调压开关各个档位进行了直流电阻测量。从试验数据中发现, 高压侧仅有个别档位相间直流电阻超标, 而低压侧则存在严重的偏差。
2 故障分析
常见的引起直流电阻超标的原因有以下5个: (1) 分接开关接触不良。常见于分接开关触头不清洁、电镀层脱落、触头弹簧压力不足等。 (2) 焊接不良。引线和绕组焊接处虚焊、脱焊, 造成阻值增大。 (3) 套管导电杆与引线接头处接触不良。 (4) 绕组内部层间或匝间短路。 (5) 绕组断线。在三角形接线中, 某相断线会导致没有断线的两相线端段阻值增大为正常值的1.5倍, 断线相线端电阻值增大为3倍。
参考维修前试验数据可进行初步判断。高压侧仅有部分档位直流电阻严重超标, 而几个长期运行的档位则数据正常, 引起高压侧直流电阻超标的最大可能原因是分接开关接头处故障。对于低压侧的数据分析, 则出现了2种可能性。
该主变采取YN/d11的接线方式, 低压侧采用Δ接线。Δ接线下, 线电阻与相电阻换算公式如下:
带入相关检测数据进行计算得出:
而计算得出的数据显示B、C相绕组阻值明显偏大, 查询历史数据后计算得出, 正常运行时低压侧绕组的相电阻分别为:
相比之下, A相阻值低于正常值, 而B、C相则是远远超出了正常运行时的数值, 与掌握的主变运行情况相矛盾。结合现场实际情况, 考虑可能并不是绕组内部出现的问题。
这时技术人员又提出一种猜想:绕组内部并没有出现问题, 故障点位于B相套管引出线连接处。正是由于B相绕组外侧与引线连接处出现故障, 才会使得实验数据中的Rab、Rbc异常增大。
3 吊罩检查及维修
在检修流程中, 为降低工作难度, 也为了不错过任何一个可能的故障点, 技术人员遵从由易到难、由外至内的排查方式。首先对各相套管的将军帽进行检查, 发现并没有明显的故障痕迹, 然后再进行吊罩对器身内部的各连接处进行检查。
(1) 高压侧故障排查。对调压开关吊芯检查后发现, 触头部位有氧化膜生成, 并伴有明显的油泥沉积现象, 确认调压开关触头处存在接触不良现象。为排除绕组内部故障可能性, 吊罩后直接对绕组引线处测量直流电阻, 试验数据见表1, 证实高压绕组内部并无明显故障。此时可进一步认定故障点为有载调压开关触头处。
(2) 低压侧故障排查。吊罩之后进入检查, 经观察对比, 发现低压侧A、C相套管各处连接均正常, 而低压侧B相套管下端与绕组引出线连接处导电排有严重的烧蚀痕迹, 进一步检查发现连接处紧固螺母松动, 接触面结合不紧密。此时为验证故障点, 试验人员选择跳过导电杆部分直接测量低压绕组直流电阻, 数据见表2。试验数据合格, 说明故障点就位于B相导电杆与绕组的连接处。
(3) 处理方案。针对高压侧分接开关触头氧化锈蚀的问题, 采用酒精及干净的绝缘油进行清洗, 同时对调压开关触头及过渡电阻丝进行打磨。清除全部触头表层污垢后, 检查调整各个接点弹簧压力。解开低压侧B相套管导电杆连接处, 使用0号砂纸对连接接触面进行细致地打磨, 清理表面后将紧固螺母锁紧, 确保不会由于长期运行产生的震动松脱。
(4) 处理结果。完成故障点处理后, 再次对高低压绕组展开直流电阻试验, 主变故障点已消除, 主变各项数据已具备投运条件。至此, 此次检修工作宣告圆满完成。
4 故障分析
根据该主变吊罩检修的结果和试验数据可以基本判断故障产生的原因。主变高压侧绕组直流电阻不合格是由于调压开关长时间没有进行操作, 生成氧化膜以及油泥沉积造成;低压侧故障则是由于套管引线下部与绕组引出线的连接处螺丝紧固不到位, 在长期的运行过程中受到主变震动影响, 导致导电排接触不良, 发热烧蚀所致。绕组引出线的连接排应该光洁平滑, 接触可靠紧密, 当出现接触不良时, 接触电阻阻值就会增大引起发热, 由此生成的氧化膜又进一步加剧了接触不良引发恶性循环。如果不是及早发现, 就会导致绕组过温、放电等事故的发生, 造成设备财产的损失, 甚至危害人身安全。
5 结论
由于进行预防性试验发现了主变的潜在隐患, 并及时安排吊罩检修, 避免了主变跳闸甚至是烧毁的严重后果, 保障了电网的安全稳定运行。为防止再次出现此类故障, 在今后的工作中应采取相应的防范和改进措施。
(1) 为防止类似故障产生, 主变生产和检修过程中一定要严把工艺关, 导电部分的紧固应严格按规定进行, 完成连接后测量连接点的接触电阻应保障可靠连接。
(2) 运行人员在日常检修维护时, 对于平时动作较少的分接开关应多切换档位以避免触头油泥沉积及弹簧腐蚀变形, 而对于经常动作的分接开关, 应定期进行吊芯检查避免由于绝缘油放电劣化带来的危害。
中高压直流输出的固态变压器研究 第7篇
关键词：输入串联输出串联,直流输出,级联H桥,LLC,固态变压器
引言
随着电力电子技术和半导体领域的发展, 直流输配电与交流输配电相比, 有线路成本低、损耗少、提供的电力更为可靠、清洁能源以及储能装置系统与电网连接成本低等优点, 这促使直流输配电技术逐渐得到了广泛应用[1]。
为最大限度地达到分布式能源的作用和效果, 直流配电网主要以直流微网的形式运行[2]。要把直流微网连接进入配网和实现不同种电压等级的直流配网之间的连接, 必将遇到直流能量的转换。与交流配网不同, 直流配网不能通过电磁感应的原理来实现电压的调节, 而必须使用以电力电子技术为基础的功率变换器达到电压调节和输送功率, 主要的途径是运用固态变压器 (solid state transformer-SST) 实现高频变换和功率流动的调节以及电压的变换, 同时在电气上也实现了隔离[3]。
因此, 研究中高压直流输出的固态变压器显得尤为重要。文章提出了适用于中高压直流配电的固态变压器拓扑结构, 并给出了两部分的控制策略, 并通过仿真验证了文章的正确性。
1拓扑结构及控制策略
主电路拓扑如图1所示, 为单相电网模块级联示意图。前级为级联H桥整流 (CHMC) , 后级为双向LLC谐振变换器。
级联H桥整流结构是多电平拓扑结构, 目前的多电平的PWM调制策略主要有:阶梯波调制法和特定谐波消除脉宽调制法、谐波注入式脉宽调制、开关频率优化脉宽调制、空间矢量调制法和三角载波SPWM调制法等。而文章的级联型多电平整流器采用三角波载波移相SPWM调制法。
载波移相SPWM调制的基本原理:将n个相同模块串联, 设置相同的开关周期、频率调制比k和幅度调制比m, 并使用同一个正弦调制波;相邻模块的载波之间有移相角, 分别移相360°/n。各模块产生的SPWM脉冲的基波的相位、幅值均相同, 且脉冲不重合, 因此输出电压叠加的信号的等效开关频率大大提高。可在不提高开关频率的前提下, 减少输出谐波。文章以三个模块串联构成的固态变压器为例。每个模块采用双极性调制, 模块间载波相移120°, 交流侧输出电压为七电平的SPWM波形。这种控制策略相对简便, 同时使拓扑的等效开关频率成倍增加, 并有较好的谐波特性。
SST对电能质量有较高的要求, 因此需要对系统进行闭环控制, 使得输入电流保持较高的正弦度。直接使用传统的PI控制器, 对直流量产生无穷大的增益, 在工频下增益有限, 这将产生静差, 不能实现系统对电流的精确控制, 并需要进行控制器校正。文章采用基于单相d-q矢量变换的控制策略, 此方案与三相d-q矢量坐标变换类似, 通过虚拟正交变换, 即采用另一个与原电路所有参数相同的电路, 其交流量相位滞后原电路90°的方法。旋转坐标系下的两个直流分量来表示静止坐标系下的正弦交流量, 然后就可以利用传统PI调节器实现对交流电流的无静差控制。在αβ静止坐标系下, 将正弦量作为α轴分量, 将虚拟的余弦量作为β轴分量, 构成旋转向量X, 通过坐标变换, 构造与X同步旋转的dq坐标系, 则旋转向量X与dq坐标系相对静止。
单相dq坐标变换的公式为:
通过小信号分析, 可得小信号数学模型:
由上式可求出控制对象, 进而设计控制器。
CHMC的控制策略采用文献[5]所提出的, 并加以改进。在控制策略框图中, 整流桥直流侧电容电压平衡控制是基于dq矢量控制, 本平衡策略主要调节da1, da2, da3来达到各H桥间有功功率的分布。dd, dq是单相dq矢量解耦控制计算出来的, Vh1, Vh2与基准电容电压比较, 再经过PI调节器产生Δdd1, Δdd2, 分别与dd叠加, 产生1, 2两H桥的控制信号dd1, dd2;对于第三个H桥, Δdd3=-Δdd2-Δdd1, 这样就不会影响总电压环的控制。
对于双向LLC谐振变换器, 应用扩展描述函数法对电路拓扑进行小信号建模, 可得到其状态空间模型。从控制到输出的传递函数表达式为[4]:
双向LLC变换器的控制策略采用同一占空比的频率调制。当双向LLC变换器采用ISOS连接, 且各变换器采用相同的驱动信号时, 其输入和输出电压均具有自然均衡特性。因此, 在前级CHMC环节的控制下, 已经达到了三模块电容电压的均衡, 即双向LLC环节的输入电压均相同, 在此情况下, 只需控制总的串联输出电压, 各个LLC部分的输出电压均相同。
2仿真验证
根据文章所提拓扑及控制策略, 用MATLAB搭建仿真模型。仿真的主要参数为:固态变压器功率10k W, 交流输入660V, 高压直流电容电压400V, 整流级滤波电感21m H, 级联H桥开关频率15k Hz, 低压直流电容电压160V, 输出直流电压480V。图2、3所示结果验证了方案的可行性。
参考文献
[1]Song Q, Liu W, Li X, et al.A steady-state analysis method for a modular multilevel converter[J].IEEE Transactions on Power Electr onics, 2013, 28 (8) :3702-3713.
[2]吴卫民, 何远彬, 耿攀, 等.直流微网研究中的关键技术[J].电工技术学报, 2012, 27 (1) :98-107.
[3]Pereda J, Dixon J.High-frequency link:a solution for using only one DC source in asymmetric cascaded multilevel inverters[J].IEEE Transac tions on Industrial Electronics, 2011, 58 (9) :3884-3892.
[4]胡寿松.自动控制原理 (第四版) [M].北京:科学出版社, 2001.
特高压直流换流站变压器安装方法 第8篇
换流变压器是特高压直流换流站中的重要元件之一, 它与换流阀等其它配件组在一起实现变压换流, 在交流电网和直流输电线路之间起连接和转换作用, 换流变压器由于其自身运行情况的特殊, 与相同容量的普通变压器相比, 具有其特殊的性能。在运行过程中, 由于需要降低谐波损耗, 需要承受比同容量普通变压器要高的电、热、机械的应力。因此, 对换流站变压器的安装工艺要求很高, 本文主要介绍特高压直流换流站变压器安装前需要做的准备工作, 特高压直流换流站变压器的安装流程及在安装过程中容易遇到的问题和解决方法。
1 特高压直流换流站变压器安装前的准备工作
由于特高压直流换流站变压器有其特殊性, 安装前必须提前掌握气象信息, 根据天气情况安排确定安装日期。安装前应具备下列条件:换流变区域事故油池已具备使用条件;现场施工人员已接受培训交底;拟安装的换流变本体、附件及油已到施工现场并确认具备安装条件;换流变现场轨道及基础已验收合格并交付电气安装;安装用工机具已准备齐全, 施工用电源已布置完毕;冲击记录仪、氮气压力经检查符合现场安装要求;换流变安装位置基础纵横中心线已划;换流变安装区域的架空线已安装完毕。
特高压直流换流站变压器在进行附件安装施工时, 要求环境相对湿度应小于80%, 避免在下雨或大风条件下进行安装, 且在安装过程中应持续注入露点低于-40℃干燥空气。安装时周围场地应清洁, 地面采取铺塑料布、洒水等防尘措施, 必要时采用彩条布对周围进行防尘围挡, 加强同其它施工单位沟通, 确保在芯部暴露过程中周围无扬尘作业。换流变每次安装只能开一个安装孔, 并用塑料薄膜覆盖, 连续露空时间不宜超过8h, 安装后尽快封闭安装孔, 累计露空时间不宜超过24h。人员进入内部进行器身检查时, 相对湿度应不大于75%。
安装开始前, 要做好三项检查工作, 分别是检查绝缘是否受潮、检查安装部位的密封情况、检查导电回路的接触情况。 (1) 检查绝缘是否受潮, 换流变压器的安装可能会导致其绝缘受潮。所以对于换流变的绝缘油一定要严格管理, 绝缘油注入前, 必须经过严格的净化处理过程, 试验合格, 方可注入变压器。注油后, 也应该对换流变油进行抽样试验。在其他配件的安装过程前, 应该确认配件与安装单是否一致, 产品是否符合合同及规程要求, 是否按照验收规范加工制造。附件安装后及时抽真空注油、检查密封, 尽量减少外部潮气对本体内部构件的影响; (2) 检查安装部位的密封情况, 在安装开始之时要全部更换安装部位的密封垫。法兰连接面应平整、清洁, 密封垫擦拭干净, 安装位置正确, 压缩量不宜超过其厚度的1/3, 对角均匀拧紧螺栓。法兰连接处用耐油密封垫 (圈) 密封, 更换密封垫 (圈) 与法兰面尺寸不配合的密封垫 (圈) , 密封垫 (圈) 必须无扭曲、变形、裂纹和毛刺。同时, 安装前对换流变外壳进行清洁, 安装过程中由厂家现场人员检查密封垫, 并进行确认;检查导电回路的接触情况, 换流站变压器中的导电接触部位有:套管引流板、分接开关的触头及分接引线的接头等。如果导电回路接触不好, 会引起接触部位电阻发热、增大、放电甚至烧蚀等严重后果。在器身检查时, 由厂家负责对分接开关的完好性进行全面检查, 监理和施工单位同时见证, 接触是否良好, 分接引线是否断裂及紧固件是否松动等;在安装套管的内外连接时一定要处理好接触面, 拧紧螺栓, 螺栓紧固力矩必须符合厂家说明书要求。此外各种表计在安装前必须校核。
在特高压直流换流站变压器安装的整个过程, 该项目的建设单位、监理单位、设备厂家代表必须全部在场, 以便及时对安装过程中出现的问题进行应急处理, 施工单位要严格按照审批通过的施工方案的要求执行, 在厂家技术服务人员指导下进行安装, 确保特高压直流换流变压器安装工作的顺利完成。
2 特高压直流换流站变压器的安装流程
特高压直流换流站变压器安装工作的基本顺序为:换流变压器到场→进行换流变压器附件的安装→进行抽真空及注油→热油循环及静置→将换流变压器牵引至运行位置。
当现场所有准备工作都已经就绪以后, 就可以开始附件的安装工作了。首先安装冷却器、油枕、控制箱等外部组件, 需要打开封盖的工作比如:升高座、套管、有载调压分接开关等, 应安排在最后做。在打开换流变封盖前要注意测量环境湿度, 本体露空的作业时间应该受控于环境湿度。这样就可以在这些部件吊装完毕后立刻开始抽真空, 减少外部潮气对本体内部构件的影响。这里特别强调一下换流站变压器套管的安装, 套管内部中心有一根用于载流的导电杆, 换流站变压器本体的绕组末端有一圆柱体螺栓, 带有向上的一根末端有螺纹的钢杆, 在中间有起导向作用的塑料锥体, 在柱体螺栓的周围有一个静电屏蔽罩, 轴的末端在套管封盖或升高座的下面, 这部分变压器内部的装配在运输前进行。
在所有附件全部安装完毕, 就可以进行抽真空作业了, 作业之前要进行气密检查, 连接一个真空计到本体的阀门, 连接真空泵到另外一个合适的阀门, 开始抽真空直到本体压力在0.3k Pa以下, 此时关闭到真空泵的阀, 静止1h, 读出第一个压力值P1, 30min以后读取第二个压力值P2, 若满足 (P1~P2) ×V<30, 则认为变压器是密封的。确认变压器是密封的就可以进行注油了, 同时打开通向风扇阀门, 它要和本体一起抽真空, 同时关闭通向油枕的主阀门, 因为油枕结构决定它不能承受抽真空时的外界压力。真空注油完毕, 要进行热油循环, 换流变压器本体通过上部注油阀和下部注油阀和油车连接在一起, 循环方向应该是油流经下部注油阀流向油车, 经上部注油阀流向换流变。对循环油的流速应控制在2~5m3/h, 油温应控制在70℃左右。循环油总量应控制在变压器总油量的2倍左右。若温度在零度以下, 延长到3倍体积。循环结束后取油样做油耐压试验, 结果要记录, 油的耐压强度通常要大于60k V。
当热油循环工作完成之后, 将变压器静置一段时间, 待油冷却之后实施换流变压器牵引作业, 牵引作业前通过对换流变参数进行全面收资, 计算出牵引力、滑轮组、千斤顶等受力情况, 根据计算结果进行选型, 确保满足施工要求。牵引过程中, 在换流变基础位置设专人精确定位, 确保安装精度。在牵引换流变至基础位置时, 为避免轨道小车过轨道接逢时换流变压器产生震动, 在换流变牵引前应用铁块将接逢处填塞上。铁块棱角打磨成与轨道的轨面平齐, 安装填塞块时, 应将其与轨道的外侧点焊上, 牵引结束后再恢复。牵引方式采用卷扬机配合钢丝绳和滑车组进行牵引, 牵引时多台机动绞磨同时启动, 保持相同速度, 使拉力表始终处在中间位置即可。牵引初速度不得超过0.5m/min, 保持换流变压器的平稳。再次利用千斤顶及加垫道木方式抬升换流变高度, 然后将就位用小车沿轨道依次拉出, 拉出过程要做到缓慢稳定, 过程一定要严加看护, 严禁出现小车碰撞刮擦换流站变压器现象。
3 特高压直流换流站变压器安装过程中常遇到的问题及对策
在换流变压器安装过程中, 往往会因为实际条件的限制达不到预期的理想效果。这里经常出现的问题有以下几个:
(1) 套管等介质由于运输、搬运等过程中受到损耗, 或者受潮导致套管的介损值和出厂值相差太大。如果受潮, 可以打开此套管电容抽头上的小帽, 使潮气容易挥发。过两天后, 再进行多次测量, 一般都会得到解决。
(2) 油枕胶囊常有小眼, 在注油前应检查是否漏气。同时检查油位浮子杆是否弯曲变形, 否则油位指示不正确。
(3) 真空注油完成后, 排气过程一定注意排气阀打开的先后顺序, 这相当重要。
(4) 本体封盖揭开, 在人员进入器身内前, 必须检测孔洞周围的含氧量, 否则将导致入内工作人员窒息。
(5) 附件安装过程中, 由于变压器器身本体光滑, 加上部分油污容易打滑, 应做好安装人员的安全措施。
(6) 在牵引变压器就位前, 应注意检查牵引绳的质量情况, 旋转连接器及锁钉的连接情况;必须设专人指挥, 分工明确, 派人观察, 牵引应缓慢进行, 发现问题及时停止牵引。检查牵引机械的刹车、操作系统传动、转动情况, 确保机械正常运转, 防止失控。
(7) 其他需要注意的安全事项, 应按安全措施执行。如施工人员必须正确佩戴安全帽, 严禁抛扔工具和螺栓。天气状况良好的情况下才能作业。若遇到雨、雪及大雾大风天气时, 必须停止作业。
4 结论
特高压直流换流站变压器的安装, 要在科学合理的安装方案的指导下进行, 并要有专业的安装指导队伍现场指导, 及时处理安装过程中遇到的问题。所有安装人员必须培训学习相关的理论知识, 了解相关设备的结构, 并对工艺有一定的了解, 在质量和安全上经过交底。
参考文献
[1]熊红德.特高压直流输电换流站中的SVC控制策略[D].南理工大学, 2012, 05.
大型电力变压器直流偏磁现象分析 第9篇
1. 变压器直流偏磁的来源
只有了解了变压器直流偏磁的具体来源, 并对其应用进行具体分析, 才能有效地避免大型变压器出现直流偏磁的现象, 进而才能保证大型变压器的有效使用, 确保其正常工作。现对变压器直流偏磁的来源进行有效分析, 希望能为相关工作者提供一定的借鉴。
1.1 直流输电产生的地中电流
在对电流进行长距离输送的过程中, 如果使用直流输电技术, 能够提升电力系统的运行效率, 确保电力输送的稳定。由于直流输电技术其自身具有较强的优势, 因此, 其在我国备受青睐, 并得到了广泛应用。但是, 直流输电工程是以地表水和海水作为运行回路, 在这个过程中, 高达几千安倍的电流直接接地极注入大地, 进而就会在一定程度上对接地极自身以及周围的设施产生一定的负面作用。与此同时, 较大的电流会引起接地极周围变电站接地网地电位发生改变, 从而就会在某种程度上引起变压器出现直流偏磁的现象, 进而会引起变压器的磁饱和, 使变压器产生强大的振动, 同时会产生噪声污染, 给人们的生活造成很大的影响。
1.2 磁暴产生的地磁感应现象
变压器直流偏磁的另一个主要来源就是磁暴产生的地磁感应现象。太阳表面的黑子等物质会产生风能和射线流, 这些生成物会共同对地球产生碰撞, 从而出现磁暴, 进而使得变压器出现直流偏磁现象。其中, 以太阳风引起的地磁暴危害最大, 一旦产生地磁暴, 极电流会产生相应的磁场, 同时受到扰动的地磁场会与其形成可变磁场, 地球是一个导体, 因此, 就会在很大程度上导致变压器出现直流偏磁现象。
2. 直流偏磁对变压器励磁电流的影响
一旦变压器出现直流偏磁的现象, 就会在一定程度上影响变压器的励磁电流。下面, 就针对直流偏磁对变压器励磁电流的影响展开具体的分析与讨论。
2.1 变压器直流偏磁的机理分析
直流偏磁现象说明变压器处于一种不正常的状态。由于某种原因使得变压器组中产生了直流分量, 造成变压器的铁芯中含有直流磁势或直流磁通, 从而就会引起一系列的电磁效应。此外, 偶次谐波会导致在励磁电流中产生正半周尖顶波, 一旦直流偏磁电流变大时, 正半周尖顶波的振幅随之增大。因此, 励磁电流的大小不仅与变压器的设计有密切的关系, 同时与直流电流的大小密不可分。
2.2 二维非线性场路耦合有限元法
场路耦合指的是变压器中的线圈, 对其处理遵循“微分”观点或“场的原则, 然后再通过有限元计算的一种处理方式。其中, 直流偏磁对变压器的空载运行性能有一定的影响。
2.3 不同直流偏磁下铁心工作状态的改变
变压器的铁心会由于直流电流在变压器中的作用而产生相应的直流磁通。其中, 当直流磁通与交流磁通相互叠加产生作用时, 会造成磁通在正常的工作状态下发生上移, 导致铁心会在正半周上部发生饱和现象, 励磁电流会在此项的作用下出现变形, 进而会产生相应的奇次谐波和偶次谐波。除此之外, 不同的直流偏磁量会直接影响到对铁心的饱和程度。
3. 直流偏磁对变压器损耗的影响
通过对直流偏磁对变压器损耗产生影响的了解, 可在一定程度上有效的避免大型电力变压器出现直流偏磁现象, 进而也就提高了变压器运行的可靠性和稳定性。下面, 就针对直流偏磁对变压器损耗所产生的影响展开具体的分析与讨论。
3.1 漏磁场的类型
变压器的运行状态可以分为两种, 分别是稳态和暂态。其中变压器的运行稳态就是指正常的对称运行和不对称运行, 而变压器的暂态运行指的是当变压器空载合闸时, 在此过程中可能会造成线路出现短路所出现的暂态短路电流现象。此外, 当变压器的各绕组及其金属构件处于一定的漏磁场中, 就会产生一定的涡流现象。涡流现象会造成电流密度的不均匀, 这主要与横截面的分布不均匀密切相关。交变电流如果在界面中的分布不均匀, 会造成电路中电阻比通过直流电流时的电阻大的情况。
3.2 直流偏磁对变压器漏磁场的影响
3.2.1 二维漏磁场分析
当没有一定的偏磁电流时, 变压器的漏磁场存在于绕组和绕组之间的绝缘部分。当磁场中存在较少的磁力线通过时, 不同电流强度的偏磁电流, 其漏磁场的分布就不同。譬如:当偏磁电流为5A时, 漏磁场在压板的分布较为明显。而当偏磁电流为10A的时候, 磁力线会通过各个金属构件, 磁力线的密度与电流的强度呈现正比例关系。
3.2.2 三维模型漏磁磁密分布
实际的变压器铁心和箱壁在空间结构上并不是轴对称结构的, 所以, 二维或者轴对称模型的相似性只是适用于某个部分而非整体。因此, 我们需要对三维漏磁场进行深入分析。经分析可得:当负载运行时, 电流的增加会造成各个金属构件漏磁的磁密值大幅度的增加。
3.2.3 漏磁场引起的损耗效应与热效应分析
如果变压器绕组的导体存在于某个漏磁场中, 在这个磁场中便会出现涡流损耗的现象, 造成电流密度会由于导线横截面分布不均而出现不均匀的情况。与此同时, 由于铁心叠片的特殊性质, 只有叠片垂直进入到磁场时, 才会发生损耗现象, 损耗的产生会在一定程度上引起铁心温度的提升。而当增加直流偏磁电流时, 进入到压板和夹件的漏磁通就会产生大幅度增加, 造成涡流损损耗增加, 从而也就在一定程度上引起了温度的提升。
3.3 直流偏磁对变压器损耗影响的分析
3.3.1 空载运行时直流偏磁对金属构件涡流损耗的影响
如果存在直流偏磁电流时, 电压器在空载运行的过程中会产生强大的漏磁场, 进而不仅会产生一定的涡流损耗效应, 而且还会引起变压器局部温度过热的现象。因此, 变压器处于空载运行的状态时, 直流偏磁作用于磁场中, 会导致励磁电流达到饱和的状态, 造成铁心与空气间的磁导率趋于一致, 变压器的漏磁增大, 从而就会影响大型电力变压器的正常运行。
4. 直流偏磁对变压器温升的影响
4.1 变压器温升的标准规定
电力变压器在正常的使用过程中, 其环境的温度和冷却介质温度为:最高气温为+40℃, 最热的月平均气温为+30℃。此外, 一般情况下对于电器连接线和油箱内部的构件不限定温度的升高幅度和范围, 但应当确保温度在提升过程中不要过高。
4.2 变压器的散热方式
4.2.1 热传导
热传导方式是变压器常见的散热方式。其中, 在变压器中, 通过热传导的方式实现绕组最热处的热点到绕组外部的热量。
4.2.2 对流散热
热对流指的是固体表面和与其接触的流体之间会产生一定的温差, 温差的产生就会导致热交换现象的发生。当发生变压器的对流散热现象时, 其流体的主要流动方式为:自燃对流以及强迫对流两种方式。
4.2.3 辐射散热
热辐射对能量的传递主要是依靠电磁波进行的。当辐射发生时, 不需要物质之间的直接接触, 同时, 也不需要任何媒介的参与。同样的物质在温度不一样的情况下会有不同的热辐射能力。同样的物质只有处于同一温度下, 整体的热辐射能力才会最强。
4.3 变压器温升的仿真计算
4.3.1 变压器温升的计算
电力变压器在运行的过程中, 由于绕组、铁心以及金属构件间会出现能量的损耗, 损耗会变成相应的热量进行发散进入到周围的物质中, 从而导致变压器的温度上升。在变压器工作的时候, 会受到漏磁场的影响, 导致局部发生过热的情况。所以, 有必要建立起变压器温升计算的二维模型, 将初始的温度限定为40℃, 进而实现对变压器温升的有效计算。
结语
随着经济的快速发展以及人们生活水平的不断提高, 人们对于电的需求量也逐渐的增加。因此, 我们就应不断的分析与研究大型电力变压器出现直流偏磁现象的原因, 进而不断的提升变压器运行的稳定性和可靠性。因此, 我们应首先认识变压器直流偏磁的来源, 进而了解到直流偏磁对变压器励磁电流的影响、直流偏磁对变压器损耗的影响以及直流偏磁对变压器温度的提升的影响, 进而有效避免变压器中产生直流偏磁等情况, 以此来有效的提高大型变压器运行的可靠性和稳定性。
参考文献
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[2]潘超, 王泽忠, 李海龙, 等.基于瞬态场路耦合模型的变压器直流偏磁计算[J].电工技术学报, 2013, 28 (5) :174-181.