地磁感應電(diàn)流引起的直流偏磁對電(diàn)網穩定運行(xíng)會(huì)産生(shēng)不利影(yǐng)響,其中單相變壓器(qì)、三相五柱電(diàn)力變壓器(qì)受到的影(yǐng)響最為(wèi)嚴重。沈陽工程學院電(diàn)力學院、遼沈工業集團的研究人(rén)員邢軍強、王菲、韓剛、邱巍、于力,在2020年第1期《電(diàn)氣技(jì)術(shù)》雜志(zhì)上(shàng)撰文,根據IEEEStdC57.91标準,以一台OSFSZ-420000/354三相電(diàn)力變壓器(qì)為(wèi)研究對象,研究地磁感應電(diàn)流直流偏磁下對電(diàn)力變壓器(qì)磁化電(diàn)流和(hé)磁場(chǎng)溫升的計(jì)算(suàn)方法及相應解決方案。
日冕物質拋射(coronalmassejection,CME)是指等離子體(tǐ)和(hé)磁場(chǎng)突然從日冕中大(dà)量噴發。如果噴發的方向朝向地球,大(dà)量的高(gāo)能帶電(diàn)粒子與地磁場(chǎng)作(zuò)用就造成地球磁暴現象。帶電(diàn)粒子形成的電(diàn)噴在變化的地球磁場(chǎng)作(zuò)用下,在地球表面可(kě)誘發每公裏幾十伏,持續時(shí)間(jiān)從幾分鍾到幾小(xiǎo)時(shí)的地表面電(diàn)勢(earthsurfacepotential,ESP)。
當這一電(diàn)勢作(zuò)用于電(diàn)力系統時(shí),會(huì)在系統長距離輸電(diàn)線路中産生(shēng)地磁感應電(diàn)流(geomagneticallyinducedcurrent,GIC),其峰值可(kě)達數(shù)百安,這個(gè)電(diàn)流變化頻率遠低(dī)于1Hz,呈準直流狀态。研究發現,當GIC流入中性點接地的大(dà)型電(diàn)力變壓器(qì)時(shí),就會(huì)造成變壓器(qì)鐵(tiě)心在工作(zuò)頻率的每個(gè)半周期出現嚴重的磁飽和(hé)現象,這将對變壓器(qì)産生(shēng)嚴重的有(yǒu)害影(yǐng)響,進一步還(hái)會(huì)危及電(diàn)力系統的安全運行(xíng)。
GIC對變壓器(qì)影(yǐng)響的研究一直受到電(diàn)網運營商、設備制(zhì)造商及學術(shù)界的重視(shì)。常規有(yǒu)限元分析考慮材料屬性為(wèi)線性,激勵和(hé)響應皆為(wèi)正弦信号。對于地磁感應電(diàn)流問題,需要考慮鐵(tiě)心的半周期飽和(hé)及非對稱磁化電(diàn)流引起的飽和(hé),常規有(yǒu)限元分析難以滿足工程應用。
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傳統解析方法難以模拟地磁感應電(diàn)流直流偏磁引起的變壓器(qì)飽和(hé)特性變化。沈陽工程學院電(diàn)力學院、遼沈工業集團的研究人(rén)員,着重研究了如何從工程應用角度,找出在GIC影(yǐng)響條件下變壓器(qì)磁化電(diàn)流、損耗及溫升可(kě)行(xíng)性計(jì)算(suàn)方法,為(wèi)GIC影(yǐng)響地區(qū)的電(diàn)力變壓器(qì)提供設計(jì)參考。
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研究者通(tōng)過有(yǒu)限元與PSCAD叠代聯合計(jì)算(suàn),研究地磁感應電(diàn)流影(yǐng)響的電(diàn)力變壓器(qì)運行(xíng)特性的變化,首先基于有(yǒu)限元研究變壓器(qì)鐵(tiě)心飽和(hé)運行(xíng)條件下勵磁特性計(jì)算(suàn)方法,基于變壓器(qì)鐵(tiě)心飽和(hé)特性曲線搭建PSCAD的地磁感應電(diàn)流影(yǐng)響下磁化電(diàn)流仿真模型,最終基于PSCAD與三維渦流場(chǎng)耦合分析,提出地磁感應電(diàn)流影(yǐng)響下的變壓器(qì)損耗及溫升計(jì)算(suàn)方法。并得(de)到以下結論。
以上(shàng)研究成果已發表在2020年第1期《電(diàn)氣技(jì)術(shù)》雜志(zhì),論文标題為(wèi)“大(dà)地直流偏磁影(yǐng)響下電(diàn)力變壓器(qì)損耗及溫升計(jì)算(suàn)研究”,作(zuò)者為(wèi)邢軍強、王菲、韓剛、邱巍、于力。