电力变压器绕组形变仿真研究

基于有限元仿真软件 Comsol建立220kV 电力变压器三相三绕组仿真模型,仿真计算不同对称短路情况下绕组的变形情况.仿真结果表明,在遭受低压对称及中压对称短路电流冲击下,绕组变形最为严重,最大变形集中在低压绕组上部１/８至绕组端部处,最大形变量可达130mm;而在遭受高压对称短路时,最大形变位于中压绕组上部,最大形变量仅有30mm。     

一起400 kVA配电变压器出口短路故障分析

分析一起400 kVA配电变压器遭受低压出口短路冲击后绕组发生变形的典型案例,作为后续绕组变形累积效应故障分析的参考基础。首先,将故障变压器返厂解体检查,通过外观观察,发现该配电变压器高压绕组已发生形变,绕组机械强度下降。其次,结合该配电变压器试验获取的数据,分析得出该配电变压器由于多次遭受低压侧出口短路电流冲击,累积效应使绕组发生形变,最终导致绝缘击穿。最后,根据故障原因分析,提出相应针对性维护措施和注意事项,具有一定的工程应用价值。     

重合闸短路冲击下变压器绕组轴向强度计算与分析

本文中作者以一台型号为SSZ11-50MVA/110kV电力变压器为研究对象,首先搭建了变压器短路故障模型,计算其在初次短路及重合闸后短路电流瞬变过程,研究不同重合闸初相角、剩磁下变压器短路电流瞬变特点;然后,基于有限元法,对其漏磁场进行分析与计算,得到绕组轴向力变化规律;最后,通过模态分析,计算变压器绕组固有频率,给出变压器可作静态校核的依据,进一步计算短路及重合闸后绕组线饼在轴向力分别作用下的位移分布特点。计算结果表明,初次短路和重合闸短路下,高压绕组最大轴向位移分别为1.56mm和3.32mm,中压绕组的最大轴向位移分别为2.37mm和3.14mm,在重合闸短路冲击下变压器绕组稳定性有所降低,其位移形变量更大,易发生轴向失稳。     

利用绕组电容量及短路阻抗试验综合判定变压器绕组变形方法分析

由于现场试验条件的制约,利用常规电气试验进行变压器绕组变形诊断时,存在判断不够准确的情况。本文对绕组电容量、短路阻抗与变压器相邻绕组间几何距离的关联性进行了定性分析,分析了当变压器低压、中压绕组分别或同时发生变形时,绕组电容量、短路阻抗试验结果的变化规律。针对内蒙古电网内变压器典型短路冲击事故实例,根据电容量与短路阻抗试验结果判定变压器绕组变形情况,之后将设备返厂解体分析,验证了基于绕组电容量和短路阻抗试验的综合判定方法的准确性。     

一起220kV变压器绕组变形缺陷的诊断分析与解体验证

文中介绍了一起停电试验发现的220 k V变压器低压绕组变形缺陷,为变压器累积效应的理论研究和变压器故障检测的试验研究提供现场数据诊断案例。试验检修人员首先根据变压器短路阻抗试验和绕组变形试验结果,推断出低压绕组发生不同程度变形;并结合该变压器历年遭受短路冲击后的色谱分析试验结果,综合分析、诊断发生变形的原因,主要由于低压侧短路电流冲击及绕组变形的累积效应。通过返厂解体发现,其低压绕组发生不同程度的变形,并存在过热现象,验证了试验和诊断结果。通过变压器绕组变形试验诊断,有效避免了一起设备潜伏性故障的发生,并给出变压器日常维护检修的注意事项及相关建议。     

多物理场耦合下不同短路与接地故障对变压器绕组状态影响的仿真研究

为研究不同短路与接地故障对变压器多次冲击后绕组状态的影响,基于变压器电、磁、热、力物理场理论,搭建了三相变压器的三维模型,考虑了温度对绕组材料属性的影响,采用迭代方法对电磁-热场进行了双向耦合仿真,然后将各故障类型下的电、磁和温度等物理量导入瞬态结构场,实现了绕组形变位移的仿真计算。结果表明,变压器内部的最大漏磁密对应故障为低压侧三相短路;绕组中部线饼服从整体磁密分布,其余部分线饼呈现一端大,另一端小的分布规律;绕组最高温度对应故障为低压侧三相短路,最高温度为97.36℃,位于A相低压绕组0°处;单次冲击下,位移最大对应故障为低压侧三相短路,其出现在高压绕组-20°～20°范围、高度1/3～2/3范围内;多次冲击后,绕组最大累积位移对应故障为低压侧两相接地,累积位移随冲击次数的增加而增加,直至趋于饱和。研究为变压器的多物理场耦合数值仿真提供参考。     

基于有限元法电力变压器绕组的短路电动力分析

当电力变压器遭受短路故障时,短路瞬变电流导致绕组承受巨大的电动力,可能会造成绕组的变形,甚至使变压器发生绝缘和机械故障,因此计算短路电动力大小、探究其分布特点有助于预测短路后变压器绕组的变形情况,对变压器设计具有参考价值。文章通过有限元软件ANSYS Maxell建立三相变压器的二维和三维模型,并利用该模型分析三相短路后绕组轴向和辐向电动力。利用有限元法仿真得到的短路电流结果与公式计算的电流结果具有高度一致性,这充分说明有限元模型及其计算方法的可靠性。仿真结果表明,绕组两端受轴向力最大,辐向力最小;中部受辐向力最大,轴向力最小。     

一起电力变压器绕组变形综合分析

绕组变形是电力变压器发生近区短路故障后损坏的主要原因,电力变压器绕组变形通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等。本文介绍了电力变压器绕组变形检测的常用方法及检测原理,结合一起110 kV电力变压器绕组变形试验数据异常实例,采用频率响应法、短路阻抗法及绕组电容量法进行了数据综合分析诊断,认为该电力变压器中压绕组及低压绕组存在变形的可能性大,最后对该电力变压器返厂开展吊罩解体检查,验证了分析结论的正确性。     

110kV电力变压器绕组辐向变形状况与测试电容量关系分析与应用

本文中作者对110kV三绕组电力变压器中压、低压绕组辐向变形状况与绕组测试电容量之间的变化规律进行了研究分析,提出了等效变形量和变形程度的概念。     

快速开关型变阻抗节能变压器绕组变形状态分析

电力变压器短路故障产生的短路冲击会造成绕组变形,限制系统短路电流对降低变压器绕组动态变形意义重大。文中以110 kV电压等级的三绕组电力变压器为例,中压绕组发生出口短路故障时,基于磁—力学耦合场研究方法,对变阻抗变压器和常规变压器绕组动态变形进行数值分析。变阻抗变压器的研究包括变压器本体和限流电抗器2部分,分析了短路电流作用下,变压器绕组和限流电抗器线圈的变形、动态应力、位移。常规变压器和变阻抗变压器绕组变形的对比可得变阻抗变压器变形量较小。分析结果为变阻抗变压器绕组变形状态评估提供参考依据。     

变压器绕组短路阻抗及电感量精密分析仪

针对大型变压器遭受出口短路冲击造成绕组变形损坏事故逐年上升的实际情况,提出了研制变压器绕组短路阻抗及电感量精密分析仪,并阐述了此分析仪的目的、软硬件工作原理、技术指标及实际应用情况。通过检测和分析变压器绕组的短路阻抗和电感量诊断变压器绕组变形程度,可预防变压器事故。     

基于磁-结构场耦合的变压器绕组变形的因素分析

变压器绕组在短路电动力冲击作用下,受多重因素的影响,绕组的形变量发生显著变化.本文采用磁-结构场耦合的有限元仿真方法,建立变压器的三维模型,运用Ansys Maxwell计算出绕组的短路电动力体密度分布,采用顺序耦合的方法把电动力体密度耦合到Ansys Workbench中的结构场,进行绕组的静力学分析;运用相关理论分别分析温度、预紧力等变化对绕组的形变量的影响.结果表明,温度和预紧力均能影响绕组强度,温度对绕组辐向形变量影响更大,预紧力对绕组轴向形变量影响更显著,在电磁力分布较大的区域,二者的影响效果均明显增加.研究结果对变压器抗短路设计有一定参考意义.     

短路电动力作用下变压器低压绕组变形研究

电力变压器短路时会产生巨大的短路电动力,当短路电动力过大时会导致变压器绕组变形.为研究三相三绕组变压器短路时的电动力分布和绕组变形情况,本文以一台50MV·A/110kV的三相三绕组变压器为例,计算变压器发生短路时的短路电流,将该短路电流作为激励,通过有限元软件计算绕组的短路电动力,采用磁-结构耦合的方式计算在最大短路电动力作用下的绕组变形和应力分布.结果表明,短路时低压绕组受到向内压缩的辐向电动力和向中间压缩的轴向电动力,绕组中间部分受到的短路电动力大于两端,导致绕组中部的变形程度大于两端.研究结果对研究变压器绕组变形具有一定实际意义.     

短路电动力对变压器低压绕组辐向稳定性的研究

针对电力变压器遭遇短路故障时绕组变形问题,采用一种基于有限元的场路耦合研究方法,通过在有限元软件中建模,利用场路耦合方法获取变压器的短路电流、磁场分布,继而计算出绕组短路时辐向电磁力,然后按照绕组的实际参数进行结构屈曲分析,研究绕组辐向稳定性问题。以一台500 k VA的三相铁芯式配电变压器为例进行分析,结果表明,低压绕组在短路时承受较大的辐向电磁力,当该力超出临界屈曲值时绕组发生形变甚至绝缘层破坏,缩短电力变压器使用寿命。研究方法和结果对变压器绕组变形等相关研究具有一定实际意义。     

结合载纤绕组形变测量法的大型变压器绕组多次短路冲击暂态声纹特征

电力变压器遭受短路冲击的暂态声音信号包含变压器绕组状态信息。为探究短路冲击声信号与变压器绕组形变之间的关系,该文首先对载纤改造后的110kV变压器开展多次短路冲击试验,并采集短路瞬间声纹。然后,构建占比时频谱熵与频谱成分欧氏距离2种短路冲击暂态声纹特征,用于表征绕组变形情况。最后,提出基于占比时频谱熵与频谱成分欧氏距离2种声纹特征的联合判定流程,并利用光纤应变量与短路电抗值验证该方法的有效性。结果表明,该方法能够对抗短路能力出现明显下降瞬间的声信号进行大致判别,在绕组状态的初期诊断工作中具有一定的价值。     

计及不对称负荷的配电变压器短路电抗在线检测方法

短路电抗是配电变压器的一个重要参数,可以反映绕组健康状态,对配电变压器损耗监测和容量评估起到重要作用。为此,通过对单相变压器的分析并结合不同连接方式三相变压器的特点得到其短路电抗与高低压侧电压、电流的关系,进而提出了配电变压器短路电抗在线检测新方法。以实际因素为出发点,建立了在电压波动和谐波影响下的仿真模型,并基于实际负荷数据进行了短路电抗在线测量及绕组变形仿真实验,结果显示所提方法能够计算不对称负荷、电压波动及谐波影响下的绕组短路电抗值,且与设定值相比误差0.2%。表明所提方法不受上述实际因素的影响,能够精确有效检测绕组短路电抗值,为实际检测绕组短路电抗提供了一种方案。     

基于短路电抗与振动信号联合分析的变压器绕组变形诊断

通过单一信息对变压器绕组变形状态进行监测限制颇多,为使诊断结果更加准确可信,在变压器绕组电气特性与机械特性分析的基础上,结合变压器绕组短路电抗及油箱振动信号,从电气信息及振动信息中提取对绕组形变具有区分度的特征量,构建多信息诊断模型进行绕组变形诊断。具体方法为将短路电抗变化率、振动信号小波包分解后的"频段–能量–欧氏距离"及振动信号主频标准偏差相关量组成表征变压器绕组状态的特征向量,而后设定基准向量,求取特征向量与基准向量的夹角作为表征绕组变形程度的诊断量。针对该文试验变压器B相绕组,其正常状态、85%短路冲击电流冲击后、100%短路冲击电流冲击后、模拟故障状态的特征角度分别为0°、6.421 7°、17.820 5°、28.058 8°。试验结果表明该方法对绕组变形有较好的诊断效果,随着绕组状态的恶化,特征角度不断增大且梯度明显,对单独使用短路电抗变化率不能区分的较小形变也有区分度。     

220kV变压器短路状态绕组受力数值模拟

发现受外部短路电流冲击时的变压器绕组受力规律一直是工程上需要解决的技术难题。以一台型号为SFPSZ7-150000/220的三相三绕组油浸式电力变压器为例,在Maxwell软件中建立变压器三维有限元计算模型,采用瞬态磁场求解器仿真发生单相外部短路时该变压器绕组所受电磁力,计算并得到了0.25 s短路时间内各相绕组、各个线饼在各方向所受电磁力的幅值和动态规律。数值模拟结果表明:高压绕组各线饼受力规律大致相同,大致关于绕组中部对称;变压器绕组端部主要受到轴向力的作用,变压器绕组中部主要是受到辐向力的作用;高压绕组所受辐向力使得高压绕组内径增大,中压绕组所受辐向力使得中压绕组内径缩小。     

三绕组变压器中压绕组短路电动力的计算方法

针对220 kV/180 MVA三绕组电力变压器出口短路时短路电流的计算问题,从磁势平衡原理出发,建立了在中压绕组短路工况下中压绕组短路力的计算模型,利用"场-路耦合"有限元方法计算了该模型的二维瞬态漏磁场,获得了中压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受轴向短路电动力作用最大线饼的轴向稳定性进行了校核。计算结果表明,利用有限元软件ANSYS对三绕组变压器中压短路工况下中压绕组短路电动力的计算方法,省去了传统计算电动力复杂的计算过程及一些计算假设,提高了计算精度,变压器的中压绕组具有足够的轴向机械强度,对变压器设计和运行人员有一定的参考价值。     

220 kV升压变压器短路事故的诊断分析

通过对某电厂1台300MW机组的主变低压侧发生三相短路事故的诊断分析，提出变压器绕组电容量、电感量的变化直接反映变压器绕组短路后变形程度的观点。