[發明專利]一種交直流混雜模式下的變壓器繞組振動計算方法

有效

• 申請號: 201810859351.6
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108984941B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 李鐵成;張永會;滕躍;張洪坤;鮑峰;張恩龍;王格萬
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源水電有限公司;松花江水力發電有限公司吉林白山發電廠;東北電力大學東電科技開發總部
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 通化旺維專利商標事務所有限公司 22205
• 代理人: 王偉

本發明是一種交直流混雜模式下的變壓器繞組振動計算方法，其特點是，包括步驟有：交直流混雜模式下的變壓器狀態方程計算和繞組振動計算，在計算中充分考慮了變壓器勵磁狀態對繞組振動的影響，并對不同直流擾動、不同負載情況下的繞組振動位移進行了計算和分析，準確模擬了變壓器繞組振動位移的分布情況。為交直流混雜模式下變壓器繞組結構穩定性的判定提供依據，具有科學合理，真實有效，實用價值高等優點。

技術領域

本發明是變壓器領域，即一種交直流混雜模式下的變壓器繞組振動計算方法，應用于交直流混雜模式下電力變壓器繞組振動計算和結構穩定性評估。

背景技術

高壓直流輸電單極大地回路運行和地球磁暴條件下交流電網的接地變壓器—輸電線路—大地回路中存在直流電流，同時大量的非線性元件（如相控交流負載、整流器等）運行時均可能產生直流分量，從而在交流電網中形成了交直流混雜的特殊環境，造成變壓器等電磁設備直流偏磁。變壓器在直流擾動下運行會產生偏磁效應，進而導致勵磁飽和、電流畸變、振動噪聲劇增等異常狀態。變壓器振動會造成變壓器繞組形變，進而影響變壓器正常工作，振動還會使很多構件松動，使變壓器的振動進一步增大，增加變壓器損耗，如此形成惡性循環，直接危害變壓器和電網運行。

發明內容

本發明的目的是，為交直流混雜模式下的變壓器繞組振動計算提供一種高效實用的方法，該方法可以根據實際參數，構建變壓器三維電磁耦合模型并求解，基于磁場模型計算繞組磁場能量，進行諧響應分析，獲取繞組振動位移。

本發明的目的是由以下技術方案來實現的： 一種交直流混雜模式下的變壓器繞組振動計算方法，其特征是，它包括以下步驟：

1）變壓器交直流混雜模式狀態方程計算

假設某時刻的繞組電流已知，可以采用基于矢量磁位A的能量平衡有限元法(EBFEM)計算動態電感矩陣L_D，磁場模型如下所示：

(1)

式中：μ為磁導率，J為電流密度矢量，表示繞組激勵電流i的分布情況；

磁場模型的伽遼金加權余量形式為，

(2)

式中：{M_m}為權函數序列，權函數與基函數相同，m為權函數序列通項編號，e_n為邊界面單位法向分量。將加權余量方程離散形成代數方程組，求解可得所有節點上的A，進而計算其他場量；

根據能量平衡的原理，由系統能量計算動態電感，以單相雙繞組變壓器為例，當線圈電流增加δi_j(0≤δ≤1)時，將場、路能量變化與狀態參數關聯，得到：

(3)

由能量平衡原理，磁場-電路耦合能量相等，則可計算動態電感；

利用動態電感可以進一步計算下一時刻電流。繞組電路方程為：

(4)