次同步频率分量注入导致变压器铁心产生周期性非对称偏置磁化。新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)的研究人员孙佳安、李琳,在年第14期《电工技术学报》上撰文,以矢量磁位A和绕组电流I为待求量,考虑场路耦合关系并结合固定点法处理磁阻率非线性,建立计算变压器铁心静磁场的三维时间周期有限元模型并编写了计算程序,对含次同步频率分量下变压器铁心的稳态磁特性进行研究。
研究人员在前处理阶段对绕组区域的各单元建立电流密度方向矢量矩阵。在迭代阶段,对非线性各向异性铁心区域需选择合适的局部收敛定点磁阻率。利用二维时间周期有限元法计算得到的绕组电流稳态解作为三维场路耦合计算的电流初值以减少迭代时间。通过计算和实验结果验证了该算法的有效性,并分析了不同幅值、频率、相序以及三相分布的次同步频率分量对铁心电磁特性的影响。
以风电为代表的新能源接入含串补装置的输电线路会引发电力系统次同步振荡,且为抑制该现象而采用各类次同步振荡抑制器,导致电力系统中注入了次同步频率分量,并因此导致变压器产生周期性非对称磁饱和问题。对此非对称磁饱和现象的研究包括基于实验对变压器电流、饱和、损耗、温升、振动、噪声等特性的建模研究,以及基于数值分析对变压器在电路、磁场、机械-噪声场等参数变化的预测分析。
然而以上研究通常是在直流偏磁的条件下,次同步分量注入变压器产生的影响与传统直流偏磁问题仍有不同:
①直流偏磁所考虑的是直流电流注入变压器,而次同步频率分量既有可能是次同步电流,也有可能是次同步电压;
②若次同步频率分量是以次同步电压形式注入变压器,该电压分量会产生次同步频率磁通,对变压器的影响更为直接且显著;
③直流偏磁的抑制装置可以消除变压器中的直流分量,而对次同步振荡抑制器则需通过换流变压器或串联变压器注入反向次同步分量,导致相应变压器并不能摆脱次同步分量的影响;
④实验和仿真研究方面,传统直流偏磁只需