磁路磁阻对电力变压器直流偏磁的影响
【摘 要】研究表明：磁路磁阻对电力变压器性能具有较大影响，磁阻大小能够在一定程度上改变电力变压器允许通过直流的能力。基于此，本文在不同直流偏磁下，对两台不同磁阻大小的单相四柱电力变压器进行了仿真研究。给出了不同直流偏磁下变压器的磁密分布。为从设计角度提高电力变压器抗直流偏磁能力奠定了基础。
1.引言
一方面，随着全世界范围内高压大容量长距离直流输电系统的应用，以大地返回方式运行的直流输电系统接地极电流将通过变压器中性点进入到变压器绕组；另一方面，太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用引起的地磁风暴，进而产生的地球表面电位梯度感生的地电流也会通过变压器中性点进入到变压器绕组。当直流电流进入到变压器绕组时，将发生直流偏磁现象，导致变压器铁心每隔半个周期磁饱和、励磁电流增大、铁心漏磁增大、金属结构件损耗及温升增加等后果[1-8]。
因此，直流偏磁问题引起了国内外学者的廣泛关注。文献[9]对一台单相电力变压器在不同直流偏磁下的励磁电流展开了仿真及实验研究。文献[10]采用有限元法对变压器的涡流损耗进行了仿真计算。文献[11]分别采用在一次侧和二次侧注入直流的方法，通过场路耦合法对单相电力变压器的直流偏磁问题进行了对比分析，给出了空载及负载下的电流波形。文献[12]采用6台单相变压器构成三相组式变压器，对其在不同接线状态下的输出电流进行了测量及谐波分析，并将计算值与实验值进行了对比。文献[13] 基于产品级叠片铁心模型，对变压器在直流偏磁下的励磁电流进行了仿真及实验研究。
在直流偏磁抑制方面，国内外学者采取了一系列的措施对直流偏磁进行了抑制（中性点串电阻法、中性点串电容法、中性点反向直流电流注入法、电位补偿法、交流输电线路串电阻、改善电网中直流电流的分布等）[14-15]。传统的抑制方式都是在外部添加补偿装置，虽然能够对变压器偏磁电流进行一定的抑制，但增加了电力系统的复杂程度，改变了电力变压器的有效接地，这给电力系统带来了不安全因素。目前看，从变压器设计上采取怎样的措施抑制直流偏磁的影响，尚未能很好地解决。
本文应用场路耦合法对两台不同磁阻大小的电力变压器在直流偏磁下的空载特性进行了仿真与实验分析，给出了不同直流偏磁下的空载电流、磁密分布、磁化曲线等，研究方法及结论可有效指导电力变压器设计。
2.直流偏磁下电力变压器空载特性研究
研究表明：变压器耐受直流偏磁的能力与其...
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