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500 kV变压器空载过励磁下的损耗与温升特性仿真研究

来源：电工电气发布时间：2023-10-28 09:28 浏览次数：228

500 kV变压器空载过励磁下的损耗与温升特性仿真研究

周帅^1，2，王建民²，刘玉芝¹，赵峰²，冯鹤超²，杜振斌²

(1 石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北石家庄 050043；

2 保定天威保变电气股份有限公司河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室，河北保定 071056)

摘要：为了研究变压器空载过励磁下的铁心损耗和温升特性，针对某 500 kV 单相油浸式变压器，在对其进行低倍过励磁试验的基础上，分析了不同运行条件对激磁电流的影响；应用有限元仿真软件，建立变压器磁场-温度场耦合的仿真模型，并计算了不同倍数过励磁工况对变压器铁心热点温升的影响。试验和仿真结果表明，随着过励磁倍数的增加，变压器铁心损耗和热点稳态温升也在增加，在 1.15 倍及以上过励磁时，铁心热点稳态温升超过规定限值，变压器不可长期运行。

关键词： 电力变压器；空载过励磁；场路耦合法；磁场分布；热点温升

中图分类号：TM411+.1 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2023)10-0042-07

Simulation Research on Loss and Temperature Rise Characteristic of

500 kV Transformers Under No-Load Over-Excitation

ZHOU Shuai^1,2, WANG Jian-min², LIU Yu-zhi¹, ZHAO Feng², FENG He-chao², DU Zhen-bin²

（1 School of Electrical and Electronic Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;

2 Hebei Province Key Laboratory of Electromagnetic and Structural Performance of Power Transmission and Transformation Equipment,

Baoding Tianwei Baobian Electric Co., Ltd, Baoding 071056, China）

Abstract: In order to analyze core loss and temperature rise characteristic of transformers under no-load over-excitation, the paper, based on the low times over-excitation test of a 500 kV single-phase oil-immersed transformer, analyzes the effects of different operating conditions on magnetizing current. First, the finite element simulation software is adopted to build a transformer magnetic field-temperature field coupling model. Then, the effects of over-excitation with different times on hot spot temperature rise of the transformer core are calculated.According to the test and simulation results, the core loss and hot spot steady temperature rise of transformers increases as the time of over-excitation rises. When the over-excitation is 1.15 times and above, hot spot steady temperature rise of the core can exceed the specified limit, and the transformer cannot run for a long time.

Key words: power transformer; no-load over-excitation; field-circuit coupling method; magnetic field distribution; hot spot temperature rise

参考文献

[1] 张燕. 油浸式变压器过励磁问题初探[J] . 变压器，1997，34(11) ：23-25.

[2] SHAH A M, BHALJA B R, PATEL R M, et al.Quartile based differential protection of power transformer[J].IEEE Transactions on Power Delivery， 2020， 35(5) ：2447-2458.

[3] 陈宇，高波，粟茂，等. 基于变压器模型的特高压变压器饱和励磁特性研究[J] . 高压电器，2019，55(7) ：142-149.

[4] 岳新亮，李英. 核电工程变压器过励磁能力研究[J].变压器，2018，55(1) ：13-18.

[5] 王建民，王艺霏，王浩名，等. 换流变压器空载过励磁下的电磁热性能仿真研究[J] . 变压器，2021，58(6) ：6-12.

[6] TIAN Z.Calculation and analysis of transformer no load over excitation current based on magnetic circuit-circuit coupling model[C]//IEEE International Conference on Intelligent Computing, Automation and Applications(ICAA)，2021 ：628-635.

[7] 中国机械工业联合会. 电力变压器试验导则：JB/T501—2021[S]. 北京：机械工业出版社，2021 ：16-18.

[8] 李明洋. 特高压变压器直流偏磁下的损耗和温升特性研究[D]. 北京：华北电力大学，2021.

[9] 刘宏勋，杨庆新，张俊杰，等. 电力变压器铁心饱和磁特性的测量[J] . 河北工业大学学报，2012，41(1) ：1-4.

[10] 张良县，陈模生，彭宗仁，等. 一种单相阶梯接缝变压器铁芯的空载损耗计算方法[J] . 西安交通大学学报，2014，48(4) ：52-58.

[11] ZHANG Yanli, PENG Zhihua, XIE Dexin, et al.Effect of different magnetization curves on simulation for transformer core loss under DC bias[J].Transactions of China Electrotechnical Society， 2014，29(5) ：43-48.

[12] 王泽忠，李明洋，李冰，等. 单相四柱试验变压器铁心磁化曲线等效与直流偏磁分析[J] . 电工电能新技术，2020，39(8) ：29-39.

[13] 赵小军，王佳雯，刘洋，等. 谐波激励下变压器结构件杂散损耗的模拟与验证[J] . 中国电机工程学报，2020，40(2) ：652-662.

[14] 刘洋，杨富尧，范亚娜，等. 畸变磁通作用下变压器铁心模型损耗的实验研究与模拟分析[J] . 电工电能新技术，2017，36(3) ：65-69.

[15] 晏冰.大型电力变压器三维漏磁场与热场耦合分析[D].沈阳：沈阳工业大学，2012.

[16] 保定天威保变电气股份有限公司.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2014.

[17] 刘永志. 油浸式变压器温度场的数值计算与分析[D].沈阳：沈阳工业大学，2012.

[18] 张喜乐，何松坡，王建民，等. 换流变压器绕组损耗及热点温升的仿真研究[J] . 变压器，2019，56(7) ：24-28.

[19] OROSZ T , KLEIZER G , IVANCSY T , et al .Comparison of methods for calculation of coreform power transformer＇s core temperature rise[J].Periodica Polytechnica Electrical Engineering and Computer Science， 2016，60(2) ：88-95.

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