勵(lì)磁涌流機(jī)理與計(jì)算

勵(lì)磁涌流機(jī)理與計(jì)算原理當(dāng)變壓器合閘瞬時(shí)，施加電壓所對(duì)應(yīng)的鐵心磁通密度與實(shí)際鐵心磁通密度相同時(shí)，就不會(huì)發(fā)生任何瞬態(tài)過(guò)程。實(shí)際上瞬態(tài)現(xiàn)象是不可能避免的，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)合閘瞬間是不容易控制的，并且，開(kāi)關(guān)合閘對(duì)某相有利時(shí)，對(duì)其他兩相則不利。當(dāng)變壓器斷閘時(shí)，磁化電流變成零，由于磁滯環(huán)的原因，鐵心磁密不會(huì)為零而是有一定的剩磁BR存在。當(dāng)在施加電壓過(guò)零時(shí)再合閘時(shí)，由于剩磁BR存在的，將產(chǎn)生最大勵(lì)磁涌流。如果沒(méi)有先前的斷閘（即不考慮剩磁BR）,那么勵(lì)磁電流與磁通密度如圖中的點(diǎn)劃線。根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾愣ɡ?，合閘后的磁通（0+）與合閘前的磁通相同（0-）。所以合閘后的磁能密度不是從最小的-BMP開(kāi)始，而是從+BR開(kāi)始，并且達(dá)到最大的正值（BR+2BMP,從而使變壓器很快到飽各區(qū)。Figure2.12Caseofmaximuminnishcurrent因?yàn)橥馐╇妷菏钦业?，則鐵心磁通也是正弦的，勵(lì)磁電流由于鐵心的非線性是尖鋒的。通過(guò)解下面的方程可以得到相同的結(jié)果：rsin(an七%R\十N}(2.30尸atwhcieV^=pedkvuluuuitheappliedvuhagtWangleatwhichvoltageisswitchedon7M=inslJiUaneousvalueofmagneli^ingcuncnt^u—instantiin^ousv^lue<4IIiikaljnylunefR產(chǎn)prhnnijwindingresisLaiice何二primarywindingturns上面方程式的解是在假設(shè)鐵心是線性的條件下得到。磁鏈和電流的關(guān)系為?式中L、式中L、式中L、次線圈的自感°利用初始條件式中L、次線圈的自感°利用初始條件(Z31)也(Z31)上式可以看出當(dāng)日=0，剩磁〒0F時(shí)，磁通如下圖。上式及圖形表明，磁通含有一個(gè)暫態(tài)的從上圖可以清楚的看到在初始的幾個(gè)周波里，電流明顯偏離交流周期波，因此勵(lì)磁涌流是非常仇=(%cwF±$)嚴(yán)-%3￡(上式可以看出當(dāng)日=0，剩磁〒0F時(shí)，磁通如下圖。上式及圖形表明，磁通含有一個(gè)暫態(tài)的從上圖可以清楚的看到在初始的幾個(gè)周波里，電流明顯偏離交流周期波，因此勵(lì)磁涌流是非常另外時(shí)間常數(shù)L1/R1不是恒定，其取決鐵心的飽和程度，在初始的幾個(gè)周波內(nèi)，鐵心飽和程度高,L1就小，勵(lì)磁涌流下降的速度就快，由于電路損耗及鐵心飽和程度降低，勵(lì)磁涌流就衰減的慢?一般小容量變壓器衰減速速度大于大容量變壓器，此外高損耗變壓器的衰減速度也快.[26].公式是在假設(shè)鐵心是線性條件下得到的，所以其結(jié)果只能是一個(gè)大概值，更精確的計(jì)算單相變壓器勵(lì)磁涌流的計(jì)算方法可以參考[27,28]，該方法考慮了變壓器鐵心的非線性?對(duì)三相變壓器的勵(lì)磁涌流的估算可以參考[29,30,31].對(duì)單相及三相在諧波領(lǐng)域的計(jì)算方法可以參考[32].變壓器的勵(lì)磁涌流及過(guò)電壓在高壓直流輸電系統(tǒng)中HVDC的分析可參考[33]二.勵(lì)磁涌流最大值估算變壓器用戶通常關(guān)心勵(lì)磁涌流的最大值和衰減速度，通常鐵心材料的最大飽和磁通密度為，那么鐵心的可以容納的磁通為（工（）3曲』,其它的磁通將跑出鐵心，在外面的空氣是流通.考慮最極端的情況札卄二他丹心=20叩+-2.03&是繞組所包圍的平均面積，即平均半徑的面積Ikheightcanbecalculinedlorasin^lc-pliasc(ransimncrfromthefollowjugivii(HisHckliulensity｝【憐(2J3)…=九H二（2妙呷十叭-2小兒"悴」2出呼+戈-23）￡饑…j如九山—~=—旳九可'（2.34）三相變壓器的勵(lì)磁涌流計(jì)算需要更多的考慮，下面分析以下三種情況：1）原邊繞組為三角形接法，每相是單獨(dú)連接到電網(wǎng)，并且勵(lì)磁涌流發(fā)生時(shí)的磁通與單相變壓器一致時(shí)，那么該相的勵(lì)磁涌流大小也相同?但考慮到線電流時(shí)，就沒(méi)有那么嚴(yán)重了通常,線電流是相電流的J3倍,在勵(lì)磁涌流時(shí)，只有一相才能達(dá)到最大值,其它兩相可以忽略所以三相變壓器線電流的勵(lì)磁涌流是單相勵(lì)磁涌流的了？倍.2）對(duì)由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器，一次側(cè)為星形接法，二次側(cè)為三角接，那么其最Figure2J5IjirudiliiY-dclbibatikof(nmsformers對(duì)三相三柱變壓器，三相的磁路是相通的，可以看做三個(gè)獨(dú)立的單相變壓器參考[17,29],在Figure2J5IjirudiliiY-dclbibatikof(nmsformers勵(lì)磁瞬態(tài)下?因此對(duì)一次側(cè)為星形接的，勵(lì)磁涌流與2)相同，不管其二次側(cè)是星接還是角接?三.衰減形式估算公式給出了勵(lì)磁電流可能的最大值，運(yùn)行工程師可能更關(guān)心勵(lì)磁電流衰減速到一定值的時(shí)間，估算方法參考[34,35]舉例計(jì)算勵(lì)磁涌流在5個(gè)周波里的最大值，變壓器容量，132/33KV，50HZ，Yd1在高壓側(cè)通電，高壓匝數(shù)920，平均直徑980mm，高度1250mm，最大磁密為，鐵心凈截面積極性平米，系統(tǒng)及繞組的阻抗是歐姆.解答:假設(shè)變壓器在電壓過(guò)零時(shí)通電，剩余磁通與初始磁通變化方向一致，這樣就可能產(chǎn)生最大勵(lì)磁涌流?當(dāng)鐵心飽和，勵(lì)磁涌流將通過(guò)空氣電抗來(lái)限制XS可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算.步驟1X”三融厶斗2乂托*f(235)N=numberofrumsofexcitedwinding=920turnsAw-areainsidethemeanturnofexcitedwinding=^(meandiameter)^4--(0.980卩_0J54m24hw—Heightofenergizedwinding—1,25m4兀單0?x920乜4兀單0?x920乜0.了544兀單0?x920乜0.4兀單0?x920乜0.了541.25x2x^x5O=202ohmsNowangle0iscakuhted|?4],whichcorresspondstotheinstantatwhichthecoresaturates.(236)where^saturaLionfluxdensity=2.O3Tesla/?rf￥=pcnkvaluenfdesignedstcady-stiitefluxdensityinlhecorc=1.7T2?尸refillutillluxdciisity=4).81.36T(Borcoldrolledmaterial,maximumresidualfluxdensityisusuallytakenasllieratedpctikfluxdensity,whereastorhoirolledmalerialitcanheLikcjias60%oftheratedpeakfluxdensity)correctionfactorforsaturationangle=0.9"OXE匹斗嚴(yán)卜"OXE匹斗嚴(yán)卜2.0罰沁"OXE匹斗嚴(yán)卜"OXE匹斗嚴(yán)卜2.0罰沁步驟3IheiimishcurrentpeaktortheGixicycleiscalculaiedas|SrnaxSrnaxSrnax(2.37)whereV=ijn,s.\alucofappliedaltemalingvoltageAi^correcticnfactorforthe[xakvalue=]J?Srnaxnuxl?15x(132QOO/V3)>nuxl?15x(132QOO/V3)>/2202(I-cos2.0)=869amperes由公式計(jì)算結(jié)果與上面的結(jié)果很相近=861=861amperes^=861amperes^(2X1.7736-2㈣呻2XL254^xlO-7x0754x920步驟4=861amperes^當(dāng)獲得第1個(gè)周波的勵(lì)磁電流最大值，那么就可以計(jì)算出第1個(gè)周波后鐵心的剩余磁通，該值是衰減的，由于線路損耗及變壓器損耗?可以按參考［34］計(jì)算KR(2.38)6(回"f(MM)-嘰pX」一[2(sine-ecosfl)]

兀(2.38)whert1/?=snmofIranslorinerwirnlin^rv^islanecundsyslcmresist：incc二().9oilX，3=c0rn:cti0tifactorfor(liedecayofiniush=2.26Br{new)=1.36-1,7x22g^09ksin2?0一2￡cos20]?1.3T重復(fù)步驟2,3,4,就可以計(jì)算出5個(gè)周波的勵(lì)磁電流的最大值分別是7弘，由于繞組連接是Ydi,實(shí)際線電流的勵(lì)磁涌流是單相