地磁感應(yīng)電流對變壓器影響的仿真研究
易成星，楊偉
(南京理工大學(xué) 自動化學(xué)院，江蘇 南京 210094)
摘 要： 太陽風(fēng)引發(fā)地磁暴時會在電網(wǎng)中產(chǎn)生地磁感應(yīng)電流(Geomagnetically Induced Currents，GIC)，準(zhǔn)直流特性的GIC 會導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生直流偏磁。闡述了GIC 的產(chǎn)生原理，根據(jù)零序磁通的磁路情況分析了不同鐵芯結(jié)構(gòu)變壓器受GIC 影響的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK 仿真軟件建立了三相三柱式變壓器和三相組式變壓器的直流偏磁模型，通過對比兩種變壓器在GIC 作用下的勵磁電流、磁鏈和諧波階次來對比分析不同鐵芯結(jié)構(gòu)受GIC 影響的程度。仿真結(jié)果表明，零序磁通回路磁阻小的鐵芯結(jié)構(gòu)變壓器更易受到GIC 的影響，產(chǎn)生明顯的直流偏磁，勵磁電流含有各階次諧波，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來一定的影響。
關(guān)鍵詞： 地磁感應(yīng)電流；太陽風(fēng)；鐵芯結(jié)構(gòu)；變壓器；直流偏磁；諧波
中圖分類號：TM411+.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3175(2015)01-0016-05
Simulation Study About the Influence of Geomagnetically Induced Currents on Transformer
YI Cheng-xing, YANG Wei
（School of Automation, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China）
Abstract: Geomagnetic storms triggered by solar wind can cause geomagnetically induced currents（GIC）in power grid, and GIC with quasi-direct current will make transformer produce DC biasing magnetism. Description was made to generation principle of GIC, and analysis was made to the extent of the impact of GIC on transformer with different core structure according to magnetic circuit of zero sequence flux. The models of three-limb core form transformer and three single-phase cores with DC flux shift were built in simulink of Matlab. By the comparison of excitation current, flux linkage and harmonic orders of the two different transformers under the influence of GIC, the results show that the transformer with low reluctance of zero sequence flux is vulnerable to GIC. In this case, GIC causes apparent DC flux shift and excitation current has each order harmonic, which poses a threat to the safe and stable operation of the power grid.
Key words: geomagnetically induced currents; solar wind; iron core structure; transformer; DC biasing magnetism; harmonic
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