交直流混杂环境下变压器漏电感参数分析方法

1、 交直流混杂环境下变压器漏电感参数分析方法 潘超 米俭 蔡国伟 王格万 韩涛 金明权Abstract：The variation of inductance and current are obviously different from the traditional condition when the power transformer is impacted by DC disturbance. The characteristics of dynamic leakage inductance were studied in AC-DC hybrid transformer. The

2、T-shape equivalent circuit was established based on the basic circuit principle. Identification matrix of the dynamic inductance is obtained， and the identification method of inductance was deduced. Then the electromagnetic characteristics of DC-injected transformer were simulated and analyzed throu

3、gh the time-domain field-circuit coupled method， and the varying rule of the key parameters was summarized. Furthermore， the variation characteristics of dynamic leakage inductance on both sides of transformer were analyzed to reflect the different DC disturbance level combined with T equivalent cir

4、cuit. Finally， the simulation results were verified by the dynamic model test.Keywords：equivalent circuit; DC disturbance; dynamic leakage inductance; transformer protection0 引 言电力变压器作为电力系统中至关重要的设备，在不同级别的电网互联和功率交换着关键作用1-2。研究发现，（准）直流电流可以出现在直流输电单极大地回路运行或地球磁暴条件下交流电网的接地变压器输电线路大地回路中3-4，同时大规模电力电子装置的应用与普及，

5、使得线路中可能存在一定的直流分量5。因此，交流电网中的变压器存在交直流混杂的特殊运行环境，导致作为电磁装置的一类设备如变压器存在直流偏磁6。近年来，欧美地区多次发生由于变压器遭受直流扰动所导致的大规模停电事故7，我国各地区电网也频繁出现类似事故8。直流扰动时，会给变压器带来运行异常以及保护方面等问题，从而威胁电网及其主要设备的安全稳定运行。因此，研究直流扰动时相关参数的变化情况以及对设备和系统的安全性和保护设计具有重要意义。直流扰动情况下的变压器，存在铁心饱和程度加深、励磁电流畸变以及谐波增加等现象，进一步带来相关电气参数的保护故障以及补偿装置跳闸等问题9-10。目前，依靠电感参数开展变压器保

6、护的研究颇受关注11-13。文献14-15中以变压器漏感参数作为研究对象，利用漏感反映變压器遭受扰动时的内部电磁变化情况，从而保护短路等故障时的变压器。但是，上述方法没有将直流扰动考虑到变压器的运行状态中，而且变压器遭受直流扰动时采用该保护策略并没有对漏感参数进行处理。因此，有必要结合变压器偏磁特点，分析漏感参数的变化特性，为探索变压器新型直流扰动保护策略提供理论依据。本文研究了直流扰动时变压器偏磁效应下的漏感参数变化特性，通过建立基于动态漏电感参数的变压器直流扰动模型，获得动态漏电感矩阵和励磁电感矩阵。利用电磁耦合模型模拟受直流扰动影响时的变压器电磁特性，总结电流、电感和磁通量的变化规律，分

7、析变压器两侧动态漏感的变化特性。最后，通过动模实验验证仿真分析结果。1 基于漏感参数的直流扰动模型1.1 变压器电路方程表3中，L1e为动态电感的平均值。变压器励磁饱和程度随直流扰动水平的升高而加深。对比不同运行条件下变压器关键参数可知：直流扰动加深时，I1增大，L1e减小，表明有效主磁通减小，漏磁通增大，从而导致动态漏电感的增大。综上，变压器空载运行与负载运行时，动态漏电感参数的变化情况基本一致。5 结 论对于交直流混杂环境下变压器受的励磁饱和与失稳问题，结合漏电感参数在直流扰动下的变化情况研究其偏磁特性，得出以下结论：1）无直流扰动时，动态漏电感参数正负半周对称，随着直流扰动增大，电感波形

8、发生畸变，与非线性励磁状态对应，其畸变程度由直流扰动程度决定，利用漏感参数可以表征变压器在直流扰动下的异常和故障。2）通过实验数据验证仿真波形的正确性，同时验证了本文所提出的漏感参数分析方法的有效性，为进一步研究交直流混杂环境下变压器的变化特性与开展相关保护研究提供可行方法。参 考 文 献：1 DANIEL G，HECTOR E，ERNESTO V，et al.Algorithm for transformer differential protection based on wavelet correlation modesJ.IET Generation， Transmission & D

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