电能质量约束下旺苍变压器承受直流偏磁能力的分析

　　处于直流偏磁状态的旺苍变压器，在交、直流磁通共同作用下，铁芯会出现半周饱和，励磁电流呈现正负半波不对称的形状。直流偏磁可导致旺苍变压器无功损耗增加、保护继电器误动作，还使铁芯漏磁增力口，引起金属构件过热，而局部过热将造成纸绝缘老化并使旺苍变压器油分解，进而影响旺苍变压器的工作寿命。直流偏磁亦导致磁致伸缩加剧，使得旺苍变压器的振动和噪声显著加剧，严重时可损坏旺苍变压器等设备。

　　当前对直流偏磁现象的研究主要集中于：直流偏磁条件下旺苍变压器励磁电流的谐波分析，旺苍变压器铁磁材料磁化特性的测试分析，。同时给出了直流偏磁时旺苍变压器的励磁电流畸变情况，实线与虚线分别对应无直流偏磁及有直流偏磁时的励磁电流和励磁磁通，等效励磁电感在铁芯未饱和、饱和时分别为Lm1、Lm2，对应曲线的斜率为々1、々2，忍、，分别为膝点M对应的励磁电流、励磁磁通。

　　中，令旺苍变压器输入电压M1二，其中、l/d.分别为交流电压源、直流电压源。则的等效电路模型，可得描述旺苍变压器传变特性的基本方程式为设在交流电压单独作用下=sin（W+a），铁芯未饱和时励磁电流、mn=i+VinmSina，则直流偏磁时旺苍变压器的总励磁电流、m1= + V2mnSincot.设、m1>s时铁芯饱和，则等号成立时可得铁芯半周饱和时的起始角度为2.1基于旺苍变压器电压调整率的判据旺苍变压器额定电压调整率是旺苍变压器的一个重要性能指标，是指保持次侧电压为额定、负载功率因数为定值，从空载到额定负载时旺苍变压器二次侧电压变化的百分数。为保证供电质量，通常对其设定一个更高限值，可分析不同偏磁电流作用下的电压调整率，进而确定满足更大电压调整率要求的偏磁电流，即旺苍变压器允许的更大偏磁电流。

　　因旺苍变压器励磁电感远大于一次侧漏感，且一次侧绕组电阻非常小，故可认为旺苍变压器空载电压近似等于输入电压。

　　表1不同偏磁电流时旺苍变压器的电压调整率偏磁系数电压调整率/%偏磁系数电压调整率/%08.470.0005898000018.570.降低；或者说，当限定电压调整率时；旺苍变压器允许lishi为吞洲犄时I，与饱和系数被、神外对应的t2设定了=6.9%，由可得偏磁系数更大值为0.0003，对应的更大偏磁电流为0.给出了电压偶次谐波与偏磁系数间的关系曲线。由图可知，旺苍变压器输出电压偶次谐波中2次谐波电压的含量更高，故可通过给定的2次谐波含量来确定允许的偏磁系数，进而评估旺苍变压器承受直流偏磁的能力。若2次谐波含量限值为6%，则可得旺苍变压器承受的更大偏磁直流为0. 15A；若限定值为6.1%，可得更大偏磁直流为0.44A.对于系统电能质量，应同时满足电压总谐波畸变率以及各次谐波含量要求，故旺苍变压器所能承受的更大偏磁直流应在满足所有条件下取小值。如限6.9%和HrU2<6%，则旺苍变压器允许的更大偏磁直流应为min0.同理，若同时计及前述的电压调整率与电压谐波畸变率两项电能质量要求，则可分别求出对应的更大偏磁电流，然后取其较小值作为旺苍变压器承受直流偏磁能力的指标。

　　3影响旺苍变压器承受直流偏磁能力的因素旺苍变压器允许通过的更大直流电流与旺苍变压器的结构有关，对于给定旺苍变压器，铁芯饱和系数及负载性质亦会影响其承受直流偏磁的能力，讨论如下。

　　3.1旺苍变压器铁芯饱和系数旺苍变压器的输出电压与等效励磁电感有关，为便于表述，这里定义Ks=Lm1/Lm2为饱和系数，显然，Ks越大，铁芯越容易饱和。倘旺苍变压器的额定饱和系数为2000，则在饱和系数分别变为1000和400时（功率因数为0.9），计算得到旺苍变压器的输出电压调整率见表2.由表2可见，当偏磁系数为0. 0005，饱和系数由1000降为400时，则电压调整率由9.07%降为6.28%.比较表1和表2可知，当旺苍变压器的偏磁电流一定时，随铁芯饱和系数的降低，则电压调整率也表2不同饱和系数时旺苍变压器的电压调整率Tab.2Voltageregulationrateofthe偏磁系数电压调整率/%偏磁系数电压调整率/%过的偏磁电流可提高。

　　旺苍变压器输出电压基波分量与偏磁系数的关系曲线如所示。当偏磁系数为0. 0004时，电压总谐波畸变率分别为6.92%、6.61%、4.58%，可见偏磁系数一定时，旺苍变压器输出电压随铁芯饱和系数降低而增大。

　　给出了不同饱和系数时旺苍变压器输出电压的2次谐波含量随偏磁系数的变化曲线。当偏磁系数整率为1.30%；偏磁电压为9、18、27V时，电压调严h整率分别为-801-821%%可知，偏图次谐波含量分别为6.09%、5.由以上分析知，铁芯的饱和系数降低，旺苍变压器输出电压调整率、谐波畸变率以及主要谐波含量均降低，即旺苍变压器允许通过的直流电流可增加。亦即：旺苍变压器承受直流偏磁的能力随铁芯饱和系数的降低而增加。

　　3.2负荷功率因数电力系统的负荷通常为阻感性负荷，这里给定旺苍变压器所带负荷大小不变，而负荷因数分别为0.（滞后）和1时，计算了旺苍变压器的电压调整率见表3. 0002时，负荷功率因数由0.8增加为1，则旺苍变压器电压调整率由11.47%降至0.23%.再结合表1结果可得，给定旺苍变压器的偏磁系数，负荷功率因数增加，旺苍变压器电压调整率降低，即旺苍变压器承受直流偏磁的能力增强。

　　和分别给出了不同负荷功率因数时：电压总谐波畸变率、2次谐波电压含量随偏磁系数的变化情况。Kd（：=0.0004，cos　　综上所述，随负荷功率因数增大，旺苍变压器输出申压调整率降低，而电压总谐波畸变率及主要谐波含量增加。当限定电压调整率时，负荷功率因数增大：则旺苍变压器允许通过的偏磁直流增大；当限定旺苍变压器输出电压的总谐波畸变率时，负荷功率因数增大，则旺苍变压器承受直流偏磁的能力降低。

　　4仿真与结果分析为验证本文上述的分析结论，这里