不同频率激励下变压器铜屏蔽中涡流损耗的研究

为了研究高压输电系统电力变压器铜屏蔽中涡流损耗的分布,基于TEAM Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析。采用不同的建模方法对多种工况下激励线圈欧姆损耗进行计算并与测量值对比,得出线圈整体建模无法计算漏磁通在导体本身产生的涡流损耗,线圈单匝建模可以很好地反应实际工况。系统地介绍了变压器结构件杂散损耗传统测量方法以及分析了其缺陷,基于传统的测量方法介绍了一种新的测量方法,即采用实验模型总的损耗测量值减去实验模型中激励线圈损耗的精确计算值得出结构件中的损耗。多种激励条件下铜屏蔽中涡流损耗的计算值与测量值具有较好的一致性,从而验证了该方法的有效性。所得的结果、结论有助于电力变压器、平波电抗器等装置屏蔽结构的优化设计。     

谐波及直流偏磁下变压器叠片式磁屏蔽杂散损耗模拟与验证

为研究电力变压器叠片式磁屏蔽在谐波和直流偏磁条件下的杂散损耗,对TEAM P21基准族（V.2009）进行拓展改进,增加激励线圈匝数,增大导线截面积和磁屏蔽叠片的尺寸。搭建变压器杂散损耗测量平台,提出并实现了谐波及直流偏磁下杂散损耗的测量方法。测量得到取向硅钢片在谐波和直流偏磁下的磁性能数据,完成了复杂激励条件下杂散场和损耗的多工况三维瞬态有限元计算。通过杂散场和损耗的仿真与实验结果的对比,验证了测量方法及仿真计算的有效性。结合仿真及实验结果,分析了谐波和直流偏磁下杂散损耗的分布及其影响,所得结果及结论有助于变压器磁屏蔽的优化设计和提高电磁设备的可靠性。     

基于漏磁通补偿的导磁钢板直流偏磁杂散损耗特性模拟

为了研究电力变压器内部由导磁钢板(Q235B)组成的结构件(如铁心拉板、变压器油箱等)在直流偏磁工作状态下的杂散损耗特性。本文提出了一种基于漏磁通补偿的杂散损耗模拟方法,设计和研制了相关的实验模型,并进行了详细地实验研究和对比分析。重点考察不同程度的直流偏磁激励下导磁钢板的杂散损耗和漏磁通分布,研究交流激励和直流激励之间的交叉作用对杂散损耗特性的影响。通过详细地模型实验研究,分别获得了电力变压器内由导磁钢板组成的结构件在标准的正弦激励作用和直流偏置激励作用时的杂散损耗和漏磁通的分布情况并进行了对比分析。所得实验数据、结果和结论可为电力变压器的电磁设计和优化提供参考,具有一定的工程实用价值。     

电力变压器两种磁屏蔽中磁通及损耗的仿真分析与验证

本文提出了一种精确测量变压器结构件杂散损耗的实验方法。该方法通过引入两个漏磁补偿线圈,使得空载条件下的漏磁分布与负载条件下漏磁分布更为接近,从而改善了传统杂散损耗测量方法中由于漏磁分布不同所造成的空载线圈损耗与负载线圈损耗存在差别的情况。通过该方法可以更为准确地测量结构件的杂散损耗。分别对两种不同结构形式的磁屏蔽以及导磁钢板进行了测量与仿真,得到了两种磁屏蔽以及导磁钢板在不同激励条件下的杂散损耗。考察了沿硅钢叠片方向磁通的分布情况,通过对比测量结果与计算结果,证明了所提出的实验方法与计算方法的有效性。本文所提出的方法,可用于不同工况条件下电磁场和损耗计算方法的有效性验证。     

HVDC中电力变压器非导磁构件谐波杂散损耗问题研究

为研究高压直流输电系统(HVDC)换流变压器中非导磁构件杂散损耗的分布,文中基于TEAMProblem 21基准族中的P21a-0的简化模型进行了详细的实验研究与仿真分析,详细考察了不同激励下变压器中非导磁结构件杂散损耗的分布。针对不同频率的单一正弦激励和谐波激励,分别进行了详细的实验研究和数据分析。提出采用瞬态场法求解谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗的实用措施,不同谐波磁场作用下非导磁钢板杂散损耗计算值与实验值具有较好的一致性。研究结果表明,在激励电流有效值相等的条件下,谐波电流含量越高非导磁钢板中涡流损耗越大;但是,谐波电流相位的变化不会对非导磁钢板中杂散损耗产生影响,这与导磁钢板的谐波磁损耗特性有明显差异。所得结果、结论有助于通过优化设计提高变压器的性能。     

谐波激励下变压器结构件杂散损耗的模拟与验证

基于TEAM (testing electromagnetic analysis methods)Problem 21基准模型,从实验和仿真计算两方面系统地研究多谐波激励下变压器结构件杂散损耗建模与验证方法。考虑线圈涡流损耗的影响,提出一种基于实验更准确地确定结构件杂散损耗的改进方法。搭建硅钢叠片磁、损耗特性测量系统,基于测量数据建立多谐波激励下的损耗模型并予以验证。基于P21C-M1和P21C-EM1模型分别进行谐波激励下导磁和非导磁构件杂散损耗的数值模拟,磁场及损耗结果对比验证了方法的有效性。基于仿真及测量结果,分析谐波对杂散损耗的影响,得到谐波激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响。     

谐波激励下变压器铜屏蔽杂散损耗的计算和验证

通过参考IEC61378-2标准提供的换流变压器谐波损耗计算方法,得出计算变压器铜屏蔽杂散损耗的解析公式。基于P21~c-EM1简化模型,采用一种新的杂散损耗测量方法,即通过模型总损耗测量值减去模型激励线圈损耗的精确仿真值得到结构件中的损耗,以此作为实验值,对解析公式计算的结果进行验证。结果表明:铜板的基波损耗计算结果与实验值基本一致;基波叠加多次谐波激励下的铜板损耗与各次谐波单独激励下的铜板损耗之和大致相同;在激励电流频率相同的情况下,铜板杂散损耗与电流大小的平方满足一定的比例关系;在激励电流大小相同的情况下,铜板损耗与电流频率的0.8次方不满足IEC标准给出的频率特性。基于此,引入一个考虑磁场分布的修正因子对频率特性进行修正,通过修正结果与实验值的对比验证了修正因子的合理性。     

交直流混合激励下变压器用叠片式磁构件杂散损耗问题的数值模拟及实验验证

基于TEAM-P21c基准模型深入研究交直流混合激励下变压器中叠片式磁构件杂散损耗的数值模拟及实验验证方法.考虑空载、负载条件下线圈损耗的差异,提出一种基于实验确定结构件杂散损耗的改进方法.搭建硅钢叠片磁特性、损耗特性测量系统,提出可考虑偏置磁场影响的铁损模型,并用于计算三维漏磁场激励下的叠片式磁构件的杂散损耗.通过磁场、损耗的仿真与实验结果对比,验证了该文方法的有效性.最终基于仿真及测量结果,分析了直流偏置磁场对杂散损耗的影响,得到了交直流混合激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响.     

基于漏磁补偿的变压器结构件损耗与磁通分布研究

为研究电力变压器内部由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,提出并设计了基于漏磁补偿的试验模型,考察了不同磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布。通过试验研究和数值计算获得了电力变压器不同类型屏蔽结构中的杂散损耗和磁通密度分布情况,并进行了对比分析。提出了采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的实用措施。在不同激励条件下,测量得到的损耗结果和仿真结果具有很好的一致性,说明了提出的结构件杂散损耗试验研究和仿真分析方法的有效性。试验和仿真结果同时表明:在相同的漏磁通激励条件下,立式磁屏蔽相对平式磁屏蔽的损耗值更低,以磁屏蔽中心工作磁通密度1.5 T为例,立式磁屏蔽的损耗约为平式磁屏蔽损耗的20%左右。     

无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的应用

为研究无取向硅钢片在电力变压器磁屏蔽中的适用性,文中基于国际TEAM Problem 21基准族下的磁屏蔽基准模型P21c-M1和P21-M1,对在不同激励条件下无取向硅钢片制成的磁屏蔽的损耗特性和磁通分布特征进行研究,并与传统电力变压器普遍采用的取向磁屏蔽的磁性能进行对比分析。研究结果表明,由无取向硅钢片制成的无取向磁屏蔽对模拟电力变压器油箱壁的导磁钢板的屏蔽效果和取向硅钢片制成的取向磁屏蔽的屏蔽效果基本相同,且价格更为低廉。同时,基于结构件中杂散损耗的计算问题,提出了一种测量与仿真相结合的方法,通过与传统杂散损耗测量方法的对比,验证了该杂散损耗计算方法的有效性。     

谐波电流扰动下配电变压器损耗计算与绝缘寿命损失评估

针对谐波电流引起配电变压器损耗增加、热老化加速、绝缘寿命下降的问题,提出了一种计算谐波电流扰动下变压器空载损耗的方法。通过对Yyn0和Dyn11联结的配电变压器在谐波电流扰动下的杂散损耗分析,改进了基于谐波损耗因子的变压器负载损耗计算方法,修正了热点温度计算模型。以98℃为变压器热点温度基准值,利用6℃准则修正了IEEE C57.91中的绝缘纸相对老化因子计算方法。计算及试验结果表明:变压器损耗随谐波电流畸变率增大有较大增加,造成变压器绝缘系统寿命损失,缩短变压器运行寿命。     

检测笼型铸铝转子杂散损耗的方法

介绍了笼型铸铝转子杂散损耗及其形成原因,提出了转子杂散损耗检测方法——逆向激磁电阻法。与传统检测方法相比,逆向激磁电阻法能更为有效地检测转子的杂散损耗。     

一种确定交直流混合激励电磁构件杂散损耗的有效方法

交直流混合激励条件下,大型电磁装置构件中杂散损耗的分析与验证,以及如何有效降低杂散损耗在产品分析与设计中备受关注。平波电抗器是高压直流输电系统(HVDC)中重要的电气装备之一,其工作时绕组中通过较大的直流电流以及高次谐波电流(交直流混合激励)。本文从实验与仿真分析两方面系统地研究交直流混合激励时,导磁钢板中杂散损耗有效、实用的确定方法,并通过已建立的国际基准模型进行相关验证。提出采用间接处理方法准确确定平波电抗器类电磁装备结构件中杂散损耗的工程实用措施,所得结果可为产品电磁设计提供参考。     

方波激励下纳米晶体铁心损耗模型建立与验证

为了实现电力机车小型化轻量化的发展要求,国内外专家考虑通过采用提高变压器的工作频率减小变压器整体的体积和质量。铁心作为高频变压器的关键部件,可以准确计算铁心损耗,对中高频变压器的设计和优化具有重要作用。针对高频变压器铁心通常是工作在方波或脉宽调制(PWM)波等非正弦激励下的特点,对传统Steinmetz损耗计算模型进行了优化改进,给出了考虑磁密的变化率及波形系数对损耗的影响的Steinmetz改进损耗模型。同时,为了提高损耗模型在不同特征频率下的通用性,进一步对损耗模型系数的非线性进行研究,给出了模型系数随频率变化的非线性函数。最后,利用有限元计算结果同实物测量结果进行比较,证明了所提损耗模型在方波激励下对纳米晶体铁心计算的准确性。     

高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析

针对一种新型的器身磁屏蔽——肺叶磁屏蔽自身以及其在变压器中的设计问题,以一台容量为334MV?A、带有肺叶磁屏蔽的单相自耦变压器为研究对象,首先应用三维频域非线性有限元法分析了肺叶磁屏蔽对变压器结构件、绕组区域漏磁场以及杂散损耗的影响;然后,以漏磁场分析以及杂散损耗计算为手段,以变压器油箱、夹件、拉板、油箱屏蔽以及肺叶磁屏蔽的磁感应强度(或损耗密度)作为观测目标,研究肺叶磁屏蔽安装位置以及尺寸对变压器漏磁场的影响,并通过负载损耗试验将有限元计算所得结果与实验值进行对比,验证分析的有效性;最后,针对肺叶磁屏蔽自身可能出现的局部过热问题,设计三种不同的肺叶磁屏蔽油路结构,基于有限体积法对比分析不同油路结构下肺叶磁屏蔽的油流、温升特性。对肺叶磁屏蔽特性的系统分析可为其设计以及其在变压器中的设计提供指导,具有重要工程意义。     

地铁钢轨电位限制装置与排流柜配合研究

钢轨电位限制装置和排流柜已用于全国各地在运行地铁,当轨电位升高致钢轨电位限制装置合闸时,会导致杂散电流泄漏量明显增加,需要排流柜投入使用,而当排流柜投入排流时,又会造成轨电位的升高。因此更有效地优化控制钢轨电位限制装置与排流柜,能有效降低轨电位,减小杂散电流的影响。文章对多区间内两个牵引变电所中两个钢轨电位限制装置与排流柜的投入与否情况下轨电位及杂散电流变化进行分析,优化钢轨电位限制装置与排流柜的配合使用方法。     

可控硅整流装置及整流变压器设计中的电流容量、涡流损耗与杂散损耗计算的论述(下)

4试验结果 4.1涡流损耗增量 试验用变压器容量为80KVA,电压为380/200V,采用DY联结,空气自冷式,同心式绕组,电抗压降Ux=4.8%,一次导线3.05x10.8mm,二次导线3.8x13.5mm.测量每相负载损耗时,将每相绕组分别接入线电压为75V或43V的交流电源中,并将一次绕组短接.每相损耗均按380V绕组中电流为34V时计算.测得数据如下.     

谐波激励下铁心等效磁路长度及接缝区损耗特性

为了研究谐波对变压器铁心等效磁路长度与接缝区域损耗的影响,文中基于完全按照电力变压器的标准设计和制作的叠片铁心模型,在不同谐波激励条件下,对铁心模型的等效磁路长度与接缝区域的损耗特性进行试验研究。研究表明:谐波阶次与谐波相位对铁心的磁路长度影响不是很大,在谐波条件下分析计算铁心的磁滞回环或磁化曲线时,可近似选择铁心的几何平均长度作为有效的磁路长度;不同谐波阶次与不同谐波相位激励下,铁心接缝区域比总损耗特性的变化规律大致相同:当磁通密度小于0.5 T时,接缝区的损耗近似为零;当磁通密度高于1 T时,接缝区的损耗出现明显的上升趋势。文中所用方法和所得结论对变压器产品的电磁分析和优化设计具有一定的指导意义。