【正文】 nmmm XLX US?? ?????? （ 312） 根據(jù)仿真用單相變壓器的參數(shù)（附錄 A 表 1），利用 MATLAB 語言將公式（ 31）（ 38）、（ 311）、（ 312）進行編寫。 **kkkkUZUI?? （ 31） ****kkk knPPR IS?? （ 32） ** 2 * 2( ) ( )k k kX Z R?? （ 33） ***122kRRR?? （ 34） ** * * *1 2 1 22kXL L X X? ? ? ? （ 35） 通過以上公式（ 31） （ 34）即可得到 **12LL、 ， **12RR、 。 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 11 R 1 L 1L mR mL 2 39。所以還需要計算這些量的標幺值。在 simulink仿真中，由于模型中的電源均為理想器件，所以無需考慮實際操作問題。本文利用其中的 simpowersystem 模型庫，搭建變壓器以及電力系統(tǒng)仿真模型進行仿真分析。 在三相三柱式變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)基礎上，兩側(cè)加上兩個截面較小的旁軛，就構(gòu)成了三相五柱變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)，如 圖 。為了便于生產(chǎn)與組裝，將三個鐵心柱安放在同一平面內(nèi)，就構(gòu)成了三相三柱式變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu) ，如 圖 所示。 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 8 圖 三相變壓器組 Fig. Threephase main transformer 將三個單相變壓器的鐵芯按 Y 型連接在一起，成為 圖 的形式。其中，三相獨立磁路即是三相變壓器組，而三相耦合磁路一般分為三相三 柱式、三相五柱式等 [12]。 鐵芯磁路結(jié)構(gòu) 三相變壓器鐵芯的類型分為殼式與芯式。經(jīng)研究 ESP 與地磁活動之間關(guān)系為： ( 3)PBK PE Ae K?? （ 24） 式中 PK 為地磁擾動的強度指數(shù)，有 0 ～ 9 十個等級 。其次，變壓器為節(jié)約鐵磁材料，工作點一般設計在基本磁化曲線的膝點位置，因此一般不能夠為了抵抗更高的直流電流而改變變壓器工作點。就鐵芯的自身特性而言，鐵芯基本磁化曲線中，膝點位置、變壓器工作點位置以及彎曲處的平滑程度均影響著變壓器承受直流偏磁的能力。由于地球本身是一個導體，變化的磁場會在地球表面感應出地表電勢 ESP。我國直流輸電系統(tǒng)幾乎都采用雙極中性點接地運行方式，如圖 所示。這一較大的直流電流通過變壓器中性點流入變壓器繞組，同樣會產(chǎn)生直流偏磁問題。但這是以勵磁電流諧波含量增大與峰值增大為代價的。以下分析方法定量的分析了直流偏磁時，變壓器勵磁電流中直流分量的組成部分。由于電力變壓器鐵芯的勵磁 特性的 非線性，鐵芯材料基本磁化曲線存在飽和，磁通峰值稍微超過鐵芯膝點處的磁通值，就會使勵磁電流急劇增大。 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 3 2. 電力變壓器直流偏磁理論 . 單相變壓器直流偏磁狀態(tài)發(fā)生的機理 圖 變壓器直流偏磁機理 Fig. The mechanism of DC bias in transformer 交流電網(wǎng)中，中性點接地的兩個或多個變壓器為直流電流的流通形成了通路。同時，在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下搭建單相、三相變壓器模型。隨著直流輸電工程的大量建設，直流偏磁導致變壓器故障的逐漸增多。因此，對于電力變壓器直流偏磁問題的研究就頗具意義。 然而，特高壓直流輸電自身也存在弊端，其中之一就是因直流輸電引起的地中直流電流對交流電網(wǎng)中性點接地變壓器的影響。800kV 直流輸電線路，目前已經(jīng)平穩(wěn)運行四年多的時間；同時，錦屏 蘇南 177。然而，經(jīng)濟與耗能中心集中在東南沿海地區(qū) 。 Threephase threeleg transformer has a better ability to bear DC bias than threephase main transformer. Keywords： power transformer, DC bias, exciting current, harmonics, MATLAB/SIMULINK 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 III 目 錄 1. 緒論 ............................................................................................................................. 1 . 課題背景及意義 ............................................................................................... 1 . 課題研究概況 ................................................................................................... 1 . 本文的研究內(nèi)容 ............................................................................................... 2 2. 電力變壓器直流偏磁理論 ......................................................................................... 3 . 單相變壓器直流偏磁狀態(tài)發(fā)生的機理 ........................................................... 3 . 交流電網(wǎng)中直流電流的來源 ........................................................................... 5 . 變壓器直流偏磁嚴重程度的影響因素 ........................................................... 6 3. 電力變壓器直流偏磁仿真 ....................................................................................... 10 . 變壓器仿真參數(shù)的計算 ................................................................................. 10 . 單相變壓器過勵磁狀況下勵磁電流的仿真與分析 ..................................... 13 . 單相變壓器直流偏磁狀態(tài)勵磁電流的仿真與分析 ..................................... 17 . 變壓器直流偏磁工作狀態(tài)下磁滯回線變化趨勢 ......................................... 22 . 小型電力系統(tǒng)中三相變壓器直流偏磁工作狀況仿真 ................................. 28 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 37 參 考 文 獻 ........................................................................................................................ 38 致 謝 .................................................................................................................................. 40 附 錄 A .............................................................................................................................. 41 附 錄 B .............................................................................................................................. 42 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 1 1. 緒論 . 課題背景及意義 我國地域廣闊，資源豐富。 首先，本文簡介了課題的研究現(xiàn)狀，闡述了在交流電網(wǎng)中產(chǎn)生直流電流的原因，并分析了單相變壓器直流偏磁的機理。對電力變壓器直流偏磁問題的研究意義重大。 關(guān)鍵詞： 電力變壓器 直流偏磁 勵磁電流 諧波 MATLAB/SIMULINK 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)設計說明書 II 畢業(yè)設計（論文）外文摘要 Title The Study of Issue about Power Transformer under DC Bias Abstract DC flowing into transformer windings through neutral points is an abnormal work situation of the transformer. It affects power supply quality and the correct operation of the relaying protection system. Therefore, the study of the study on DC bias of a power transformer is of great importance. Firstly, the present status of research on this issue is generally introduced. And the reason of appearance of DC in the AC grid is elaborated. Next, the mechanism of DC bias in a single phase transformer is analyzed. Secondly, a simulation model of single phase transformer is established utilizing MATLAB/SIMULINK. Under over excitation and DC bias situation, the waveform and harmonics values of exciting current are pared. Meanwhile, the variation trend of iron core hysteresis curve is obtained. Also, the model of threephase threeleg transformer and threephase main transformer are established to pare their ability to bear DC bias. The results of simulation show that when DC bias in a transformer happens, the iron core of the transformer will be saturated semiperiodically. The peak value and secondary harmonic ponent in the exciting current will increase significantly. Meanwhile, iron hysteresis curve will move towards right a