换流变压器铁芯材料特性与直流偏磁研究

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随着我国经济的发展，电力需求日益增加，而我国特有的能源与需求分布的不平衡性，导致了我国电能输送的特点：远距离、大容量。直流输电的优势与这一要求刚好吻合，因此，今后的电力发展中高压直流输电将成为新宠。然而直流输电的快速发展又导致了一系列问题的凸显，其中很重要的一个问题是换流变压器直流偏磁现象的加剧。此外，国内换流变压器制造业对进口硅钢片材料的过分依赖，这一现状不利于我国电力行业的长远发展。
　　针对换流变压器直流偏磁的问题，本文做了以下几点研究工作：
　　首先，对输电变压器中铁芯材料的使用情况进行了系统的研究，了解了铁芯材料发展的基本历程。铁芯材料的使用大体经过了低碳钢、硅钢、非晶合金软磁材料等三个过程。低碳钢属于早期的磁性材料，它的使用已不多见。目前，在输电变压器中使用最多的当属硅钢，其中的取向硅钢属于首选。由于非晶合金软磁材料自身的局限性，无法制造大容量的变压器，因此它的使用范围局限在小容量的变压器中。
　　其次，针对高压直流输电对变压器产生的直流偏磁现象，研究了直流偏磁产生的机理、危害以及现有的解决措施。直流偏磁现象是由太阳磁暴产生的地磁感应电流，或直流输电的不平衡电流造成的。直流偏磁现象表明变压器处于一种非正常工作状态，由于变压器铁芯材料的非线性性，直流偏磁使变压器铁芯进入饱和区，进而产生一系列如励磁电流畸变、铁芯损耗的增加、局部过热等的不良影响。提出的解决方案有，变压器中性点串接电阻、电容或可变电源。在已有的解决方案中，探讨了一种新的从变压器结构出发的措施。
　　再次，对国内大型变压器制造厂家天威保变公司和±800KV的穗东换流站进行了实地学习，从而对换流变压器的制造及使用有了更直观更具体的了解。通过调研，目前国内的直流输电线路中，仅有两台换流变压器的铁芯使用的是国产取向硅钢，即运行在溪洛渡换流站中。以溪洛渡±500KV的换流变压器为原型，利用ANSYS电磁仿真软件建立二维场路耦合模。改变直流电压的大小模拟直流偏磁的变化，得到不同直流偏磁下换流变压器的励磁电流与铁芯损耗。
　　最后，在已有的仿真模型上，改变铁芯材料的参数，主要针对的是武钢27QG110、23QG90及新日铁23ZH90。仿真计算得到相同模型、相同直流偏磁下不同铁芯材料的变压器励磁电流，铁芯损耗及铁芯工作点曲线。

著录项

作者
王蕾;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名李承;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类变压器：按作用性能分;金属导电材料;
关键词
换流变压器; 铁芯材料; 直流偏磁; 仿真模型; 局部过热;

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