基于BP神经网络的电抗器铁心柱轴向松动诊断∗

油浸式高压并联电抗器是电力系统中重要的设备之一,而铁心柱轴向松动是高压并联电抗器常见的机械故障,可以通过测试振动信号对其进行有效诊断.探讨了高压并联电抗器振动机理,分析了并联电抗器振动信号的频谱特征.以油浸式高压并联电抗器模型为研究对象,提出了借助BP神经网络预测油浸式高压并联电抗器振动信号,将预测信号与实测信号相对比,诊断并联电抗器铁心柱松动的方法.研究结果表明,所提方法可以有效诊断油浸式高压并联铁心电抗器铁心柱轴向松动.     

高压油浸式电抗器稳态电磁特性仿真研究

高压油浸式电抗器因适应超高压电力系统的发展需要而得到了广泛应用,针对变电站内油浸式铁心电抗器电磁特性研究的不足,本文中笔者以三相五柱式油浸式铁心电抗器为研究对象,首先讨论了油浸式电抗器的组成结构和电磁特性,依据电抗器实际尺寸建立了三维有限元模型,然后采用ANSYS软件对场-路电磁耦合有限元仿真模型进行稳态数值分析,最后基于麦克斯韦方程组推导计算了正常工况下的稳态运行参数、主要部件的电磁场以及电磁力分布,并与实际运行参数进行对比,验证了仿真模型的有效性和准确性,为油浸式电抗器的稳态/暂态分析、故障研判和设计制造提供了理论支撑。     

特高压柔性直流桥臂电抗器故障特性与保护策略仿真研究

基于乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程柳州换流站实际运维中遇到的桥臂电抗器异常情况,首先分析换流器桥臂中的二倍频环流与桥臂电抗器的关系,然后通过在PSCAD软件中建立仿真模型,仿真分析桥臂电抗器发生短路故障前后桥臂电流中二次谐波分量的变化情况,提出优化相关保护动作逻辑的解决方案,以辅助运行人员监视桥臂电抗器运行工况,避免桥臂电抗器短路时无异常告警或动作跳闸,导致故障进一步扩大.     

MMC桥臂电抗器穿墙套管故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器,分析了桥臂电抗器目前布置方案所存在的故障电流大问题,提出了将桥臂电抗器布置在靠近直流连接点的方案。分析了桥臂电抗器布置在不同位置时对换流器故障电流的影响,并推导了故障电流分量的数学表达式,研究表明桥臂电抗器布置在靠近直流连接点时能够有效限制阀侧接地故障时故障电流上升率,有效降低故障电流水平,同时不会带来较大成本增加。然而桥臂电抗器布置在靠近直流连接点后,其穿墙套管发生相间短路故障时现有保护策略并不能及时发现,给换流器的安全运行带来隐患,提出了一种桥臂电抗器穿墙套管短路保护策略,能够有效识别桥臂电抗器穿墙套管短路故障。最后通过PSCAD/EMTDC对相关分析进行了仿真验证。     

车载油浸式空心电抗器工频磁场计算

车载油浸式空心电抗器没有铁心,在进行特高压GIL交流耐压试验时工作电压高,工作电流大,可能在周围产生较强的磁场。为确保现场试验人员和电抗器周边设备的安全,研究电抗器周围工频磁场分布十分必要。文中对车载油浸式电抗器进行了电路建模,然后基于毕奥—萨伐尔定律计算了车载油浸式空心电抗器周围工频磁场分布。文中计算得到的结果与有限元法计算结果相符。相比有限元法,文中算法对计算机性能要求低,计算速度快,能提高电抗器工频磁场计算效率。同时文中计算得到车载油浸式空心电抗器周围工频磁场分布可为特高压GIL现场耐压试验制定安全准则提供参考。     

±350kV柔性直流输电用桥臂电抗器温升试验

针对柔性直流桥臂电抗器和常规直流平波电抗器间交直流谐波电流的特征差异,依托云南异步联网工程,研究了桥臂电抗器额外开展交流温升试验的必要性,推荐了交流温升试验方法,并开展了对比性温升试验研究。结果表明:首先,桥臂电抗器不能简单沿用常规直流平波电抗器基于直流电流分配特性的温升设计和试验方法;其次,云南异步联网工程桥臂电抗器全面满足了工程要求的交直流复合电流下的温升限值要求。研究成果可为今后工程可能遇到的交直流复合大电流下各类电抗器的设计选型提供参考。     

500 kV官山变电站油浸式电抗器故障分析及处理措施

研究结合了500kV官山变电站直流融冰兼SVC装置油浸式空心电抗器的故障情况,分析了故障产生的原因,提出新的整改方案,并通过ANSYS电磁仿真软件,对新方案进行仿真分析。仿真结果表明,该方案有效地解决了油浸式空心电抗器结构不稳定的缺陷,提高了油浸式电抗器的可靠性。     

车载油浸式空心电抗器瞬态温度场计算和分析

车载油浸式空心电抗器进行特高压GIL交流耐压试验时工作电流大,绕组发热功率高。为避免过热故障,研究耐压试验情况下车载油浸式空心电抗器的瞬态温度场十分必要。文中应用有限元法耦合计算了二维轴对称电抗器模型的瞬态温度场和绝缘油瞬态流体场,分析了车载油浸式电抗器的温升和散热特性。车载油浸式空心电抗器依靠绝缘油自然对流散热速率有限,文中计算了两种辅助优化散热措施。外部吹风辅助散热措施易于实现,但散热速率提高有限。环境温度降低辅助散热实现难度适中,降温效果好于外部吹风辅助散热。文中计算结果为特高压GIL交流耐压试验提供了理论参考。     

模块化多电平换流器桥臂电抗器参数设计方法

作为模块化多电平换流器(MMC)的重要组成部分,位于换流器桥臂的桥臂电抗器能够起到抑制换流器输出电流谐波以及限制暂态和故障电流的作用,其电感值的选取对于MMC的运行特性极为关键。文中提出了一种能够抑制交流侧电流波动量的桥臂电抗器值的设计方法。通过对MMC拓扑结构和工作原理的分析,对桥臂电抗器进行了简化等效,详细推导了等效电感值与交流侧电流波动量之间的关系,得出了一定交流侧电流波动量条件下的等效电抗器最小值的四阶方程,并利用MATLAB对方程求解,最终得到对应的桥臂电抗器值的下限值。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了双端21电平MMC直流输电系统模型,对设计方法的可行性和准确性进行了验证。仿真结果表明,设计的桥臂电抗器能够有效抑制交流谐波电流,且计算值与实验值基本吻合。     

±800 kV特高压柔性直流桥臂电抗器设计方法

依据大型干式空心电抗器设计理论,结合±800 kV特高压柔性直流桥臂电抗器运行工况和结构参数,计算得到了桥臂电抗器导线参数和包封分配电流参数。根据导线参数和包封分配电流参数计算结果,反复调试绕制工艺,控制制造工艺偏差,研制了桥臂电抗器样机,并对桥臂电抗器样机开展了分配电流试验验证和温升试验验证。分配电流试验结果表明,各包封分配电流实测值和理论计算值较为吻合,偏差率最大为48.5%,位于第7包封;偏差率最小为7.4%,位于最外层的第14包封。温升试验结果表明,各包封温升较为平衡,平均温升33.6 K、热点温升55.6 K,远小于工程允许值。该特高压柔性直流桥臂电抗器为行业内首次研发,型式试验合格,投运后运行状态良好,取得了良好的工程效果。     

并联电抗器运行时短路的分析

1引言500kV壳式并联电抗器多为户外、单相、油浸空心壳式结构,三个单相电抗器接成星形,再经中性点电抗器接地。笔者对电抗器抗短路能力及短路对电抗器自身有何影响等问题进行了简要的分析。     

采用桥臂电抗器耦合的MMC直流侧故障过电流抑制新方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)直流侧发生短路故障时换流站闭锁前桥臂过电流的抑制问题,提出了一种采用桥臂电抗器耦合的过电流抑制新方法。该方法不仅有效抑制故障电流,还能够改善系统的稳态运行。首先建立了采用桥臂电抗器耦合的MMC拓扑,阐明桥臂电抗器耦合原理。然后对该系统直流侧故障过电流进行分析,继而选取最佳的耦合系数。最后在Matlab中搭建了双端31电平系统仿真模型,分别在正常运行和故障两个阶段,将采用普通电抗器与采用耦合电抗器的系统各参数进行对比。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

模块化多电平换流器三相桥臂电抗器有限元仿真分析

在模块化多电平换流器(MMC)运行过程中,由于每相桥臂上电容电压不相等,极易出现桥臂电压不平衡现象,伴随着桥臂中直流分量出现三相不相等情况,极易导致三相电抗器中其中一相偏磁过大,造成三相桥臂中电流不平衡,内部出现零序环流,该环流进入直流侧加剧直流侧电压、电流及功率的波动.利用有限元仿真软件搭建MMC解耦后的直流侧等效电路,针对三相铁芯桥臂电抗器输入和输出特性进行电磁场瞬态仿真,通过在磁芯上引入非线性B-H曲线效果,计算了电磁场空间分布和磁饱和效应等,分析在MMC三相桥臂中直流分量分布不同工况下对各相电感量及直流侧电流波动特性的影响,为MMC三相桥臂电抗器的设计及选择提供了参考.     

66kV电抗器局部放电试验可行性研究

对1台66 kV油浸式电抗器局部放电试验的可行性进行了研究。经分析计算,现有试验设备满足该电抗器局部放电试验的要求。     

高压电抗器振动特性及实验分析

为进一步研究高压电抗器振动机理及特性,针对一台油浸式并联电抗器,根据其结构特点和受力情况,建立了绕组与铁心的振动数学模型,理论分析了电抗器振动特性;对油浸式并联电抗器进行振动实验,研究了不同测点的振动特性、最佳测点的选择、不同电压下振动变化规律与振动信号特征频率。研究结果表明:电抗器振动频率以100 Hz为主,内部铁心饼表面振动幅值最大,在油箱外部采集的振动信号与内部具有相同的振动特性,可以反映电抗器内部运行状态。研究结果为电抗器减振降噪以及基于振动法分析电抗器故障提供了有效信息与有效依据。     

油浸式铁心电抗器耐震强度设计概论

通过对地震力产生的机理和铁心电抗器的固有特性及标准地基的分析总结,提出了油浸式铁心电抗器的耐震强度设计计算方法,并给出了计算实例.     

油浸式高压并联电抗器匝间绝缘局部放电特性与产气规律研究

为研究油浸式高压并联电抗器匝间绝缘局部放电特性及其产气规律,构建了油浸式高压并联电抗器匝间绝缘局部放电模型,采用逐步升压法及恒压法,进行了多次试验,采集放电过程中局部放电信号并进行统计特征分析,同时取油样进行油中溶解气体分析。研究结果表明,根据局部放电统计特征量,可把油浸式高压并联电抗器匝间绝缘在局部放电加速劣化下绝缘缺陷发展过程分为起始放电阶段、放电发展阶段及邻近击穿阶段;油浸式高压并联电抗器匝间绝缘局部放电产生的主要特征气体为H_2、CO和CH_4,而C_2H_2、C_2H_4及C_2H_6含量较少;在整个绝缘缺陷发展过程中,各种特征气体含量均呈现增加的趋势,且在临近击穿阶段,H_2、CO和CH_4产气含量迅速增加。实际运行过程中,通过持续的局部放电及油中溶解气体监测确定缺陷发展阶段,可为高压并联电抗器运维提供有力的参考依据。     

室内并联补偿电容器组不宜串联空心限流电抗器

针对现场出现电抗器杂散磁场而使周围护栏发热的实际问题,分析并通过小型试验证明空心电抗器不可能通过调整线圈绕向消除(或减弱)竖直叠装时的“杂散磁场”,提出了以后设计室内并联电容器组串联限流电抗器时,不宜应用空心电抗器,而仍以采用油浸式铁心电抗器较好的观点。     

计及铁心叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法

针对现有计算方法无法准确表征油浸式特高压并联电抗器铁心叠片规则且未考虑流-固耦合影响的问题。根据特高压并联电抗器铁心叠片规则定义了一组叠片坐标系,并构建了与空间直角坐标系的映射,实现了2种坐标系下参数的自由转换。结合电磁-机械多场耦合模型,重点分析了铁心与变压器油间的流-固耦合,提出了计及铁心叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法,填补了具有辐射结构铁心饼的油浸式双柱特高压并联电抗器铁心振动计算方法的空白。分别分析了铁心饼辐射结构和流-固耦合对电抗器铁心电磁与振动参数的影响,证明了文中所述方法能够提高电抗器铁心振动参数的计算准确性。在此基础上,应用该方法对比分析了典型结构单、双柱特高压并联电抗器铁心的电磁与振动参数,研究结果表明:单柱式铁心结构的电磁、振动参数分布较双柱式更为均匀,振动性能更为优异。     

基于“三分开、一独立”模式的油浸式变压器(电抗器)技术监督导则

制定并实施油浸式变压器(电抗器)技术监督导则对保证设备安全稳定运行十分重要,阐述"技术监督管理与技术监督执行分开、技术监督与技术服务分开、技术监督与日常设备管理分开,技术监督独立工作"工作思路,分析油浸式变压器(电抗器)全过程技术监督内容,对设备异常的检测、评估、分析、告警和整改的过程监督工作提出具体要求,为规范、有序开展变压器(电抗器)技术监督工作提供重要技术依据。