基于光纤测振系统的变压器绕组与铁心耦合振动特性研究

变压器绕组和铁心的振动决定了油箱振动和变压器整体的声辐射水平。以往研究忽略了因结构连接而引起的铁心和绕组之间的耦合振动,简单地认为铁心和绕组的振动相互独立、互不影响,因而所得结论并不能真实反映变压器内部的实际振动情况。为了全面了解油浸式变压器铁心和绕组的耦合振动特性,文中建立了基于光纤振动加速度传感器的试验平台,对一台三相50 kVA变压器进行了试验研究,获得了内部结构(绕组和夹件)在空载、负载和变负载条件下的振动特性。研究结果表明,变压器空载时,铁心振动向绕组传递引起绕组多频振动,绕组振动幅值大于夹件振动幅值;绕组在洛伦兹力作用下的振动幅值高于铁心夹件,表明绕组振动向铁心传递的能力较弱;内部振动的高频谐波取决于铁心磁通密度,具体表现为振幅随励磁谐波电流幅值的减小而减小。     

变压器温度和机械振动特性的仿真与分析

为了进一步分析变压器的温度场分布特性与变压器铁心振动特性,作者以一台10kV油浸变压器为样机,进行仿真分析与振动试验测试。首先建立变压器温度场仿真模型,得到变压器铁心的最大温升,最大温度区域集中在B相铁心柱和铁心窗。然后搭建电磁固多物理场耦合的变压器铁心磁致伸缩振动模型,得到铁心磁场大小和ABC三相的振动加速度。最后搭建变压器铁心磁致伸缩采集平台,对变压器进行了空载振动信号监测,由此分别得到了铁心A、B两相的振动的加速度,仿真结果和试验结果两者相互比较,数值大小相同。     

振动法检测空载变压器绕组的压紧状态

为监测和诊断电力变压器的绕组压紧状态,利用诊断运行中变压器潜伏故障的一种有效手段即振动法,研究了1台500 kVA、10 kV/0.4 kV模拟变压器在空载状况下其箱壁振动加速度幅值和绕组压紧力之间的关系。试验结果表明,箱壁振动加速度信号的谐波分量变化依赖于绕组压紧力的变化。该测试方法简单有效,且不会对变压器造成任何损伤,因此值得继续深入研究。     

基于镜像磁场和动力学模型的变压器负载振动噪声数字孪生模型研究

负载电流引起的绕组振动是运行中变压器噪声的主要来源之一。为了深入研究变压器绕组的负载振动特性,文中首先提出了基于镜像法的绕组漏磁场和绕组电动力计算模型,然后建立了绕组轴向振动的动力学模型,结合电动力计算了绕组振动特性,最后建立了绕组声辐射的有限元模型分析了绕组的声场分布。对一台50 kVA变压器的计算结果表明,镜像法计算的绕组电动力与有限元法的误差小于5%,额定电流下绕组的振动加速度约为0.065 m/s²,绕组辐射噪声最大达到43 dB。文中提出的模型可支撑变压器振动噪声数字孪生技术的研究及应用。     

负载电流法在基于振动信号分析法监测变压器铁心状况中的应用

振动法是诊断变压器运行中潜伏故障的一种有效手段，不仅能够检测出故障绕组，还能检测铁心的状况，对其进行充分的研究有良好的应用前景。文中提出了一种不空载运行变压器取得变压器铁心振动信号基频成分的负载电流法。模拟变压器实际运行时的情况，测量了不同负载电流及空载情况下变压器本体的振动加速度信号。通过拟合的负载电流与振动加速度信号基频成分的关系曲线，得到了负载电流为零时变压器振动信号基频成分的幅值，这个值与空载情况测得的振动信号基频成分相当，说明了利用这种方法可以提取出变压器铁心振动信号的基频成分。文中最后利用负载电流法对于铁心故障进行了监测，并与小波包分析法进行比较，结果证明了这种方法可初步判定铁心的状况。     

变压器负载条件下提取铁心振动信号基频成分方法的研究

振动法是诊断变压器运行中潜伏故障的一种有效手段,不仅能够检测出故障绕组,还能检测铁心的状况,对其进行充分的研究有良好的应用前景。本文介绍了变压器铁心振动的起因,提出了一种不必空载运行变压器即可取得变压器铁心振动信号基频成分的方法。通过设计的测试系统,本文模拟变压器实际运行时的情况,测量了不同负载电流及空载情况下变压器本体的振动加速度信号。通过拟合的负载电流与振动加速度信号基频成分的关系曲线,得到了负载电流为零时变压器振动信号基频成分的幅值,这个值与空载情况测得的振动信号基频成分相当,说明了利用这种方法可以提取出变压器铁心振动信号的基频成分用于铁心的在线监测。     

基于振动特征的变压器绕组与铁心故障诊断方法

<正>变压器运行状态与变压器油箱表面振动特征密切相关。应用变压器绕组与铁心信号分离技术,提出一种基于振动特征的变压器绕组与铁心故障诊断方法。通过计算变压器绕组与铁心实时振动信号与原始振动信号相关系数与幅值系数。实现对变压器运行状态的实时监测。试验结果显示,该方法能对绕组及铁心的运行状况作出有效判断,为变压器运行故障诊断提供重要理论依据。     

变压器铁心振动特性分析与研究

变压器铁心振动与铁心紧固状况、绝缘层损伤程度密切相关。利用振动测量系统分别测量了不同型号的变压器铁心振动情况,并得到了变压器典型位置振动的时域波形及频谱波形数据,以此研究变压器铁心的振动特性以及影响因素。分析结果表明,2台不同型号的变压器铁心振动具有相似的幅频特性,基频均为100 Hz,且1 500 Hz后谐波衰减至0,但两者主频不同。受施加空载电压大小的影响,两者振动加速度信号基频处的幅值均与施加电压的平方呈线性关系,而其它频率处的幅值与施加电压的平方不一定呈线性关系。     

基于振动信号的变压器铁心与绕组故障区分方法

针对变压器铁心、绕组由于机械结构相连,铁心故障与绕组故障区分困难的问题,提出采用基于振动信号的变压器铁心与绕组故障的区分方法,通过对比分析铁磁材料磁致伸缩和绝缘垫块弹性形变的非线性特性差异,结合实验分别获取变压器铁心、绕组振动信号,在频域研究了变压器铁心、绕组振动信号的非线性特性,通过分析不同条件下振动信号高次谐波能量占比,提出采用振动信号基频与高次谐波幅值的变化规律来区分铁心故障和绕组故障.研究表明,变压器运行中振动信号基频分量由铁心和绕组振动共同决定,高次谐波分量主要来源于铁心振动.当变压器绕组故障时,仅振动信号基频幅值发生突增;铁心故障时基频和高次谐波分量幅值均发生突增,可以有效区分铁心和绕组故障.     

变压器直流偏磁下异常电流表征振动特性研究

针对变压器遭受到直流扰动时的铁心振动问题,建立单相双绕组变压器与三相三柱式Yd变压器的直流扰动振动模型。基于电磁耦合原理辨识绕组电流;构建振动谐响应模型研究振动特性,对不同直流扰动时的变压器电磁特性进行仿真计算;分析在直流影响下绕组异常电流和铁心振动加速度的变化特性,并总结其规律。搭建变压器交直流混杂动模实验平台,分别对绕组电流和铁心振动信号进行辨识和采集,并与仿真结果进行对比,证明了该文方法的正确性和有效性。     

基于典型振动规律的干式变压器机械状态诊断

干式变压器在运行中受到电、热、机械等应力的共同作用,可能导致铁心松动和绕组变形等异常故障。振动分析法可以灵敏地反映铁心和绕组的机械状态,适用于干式变压器机械故障的检测。文中构建了干式变压器的有限元模型,仿真探究了干式变压器的振动机理与振动特性,发现干式变压器的绕组振动远小于铁心振动,正常运行状态下振动主要来源于铁心的磁致伸缩效应。文中搭建了干式变压器实验平台,采集并对比分析了正常工况和铁心松动状态下干式变压器表面的振动信号。发现随着铁心逐渐饱和,振动信号不再随电压平方呈线性关系增长,总振动信号峰值增长变快,基频振动信号幅值增长变慢。根据实验得到不同工况下干式变压器的振动信号频谱,发现可将振动信号的基频占比、高低频比作为诊断干式变压器机械状态的特征参量。     

基于振动分析法的变压器在线监测

文章研究了变压器的振动原理,提出了变压器振动简化模型。基于现场试验数据,用最小二乘法进行参数拟合,得到振动模型参数,可作为指纹参数,由任意时刻电压、电流幅值计算求得变压器振动幅值,根据与实际振动信号幅值相比较,判断变压器故障与否。实践证明,该方法预估的变压器振动信号具有很高精确度,在变压器在线监测绕组与铁心状态中有良好的应用前景。     

变压器绕组及铁心振动监测方法研究

变压器油箱表面的振动主要是由变压器绕组及铁心振动引起的,通过测量油箱表面的振动信号可以反映绕组及铁心的振动情况,从而判断其绝缘状况.根据变压器的结构,通过理论分析和试验研究了变压器绕组及铁心振动信号的特点,探索出了一些能判断绕组和铁心压紧状态的方法,同时提出了在非空载条件下提取铁心振动信号的方法,解决了绕组发生轻微变形时难以测量的问题.     

负载因素对10kV三相油浸式配电变压器振动特性影响的仿真研究北大核心CSCD

为了研究负载因素对三相油浸式配电变压器的振动特性的影响,文中提出一种基于Comsol Multiphysics有限元软件的变压器本体振动仿真计算方法。通过谐响应分析方法,分别计算负载下绕组的振动及空载下铁心的磁致伸缩振动,进而把二者耦合在一起,得到变压器的本体振动。文中研究了负载不平衡、负载容量、功率因数角等对变压器振动特性的影响。研究结果表明:B相负载不平衡比其余两相负载不平衡时,油箱表面最大加速度幅值较小;变压器油箱表面振动与负载容量有关,轻载下油箱振动主受铁心振动影响,随着负载容量增大,油箱表面振动也逐渐增大;随着功率因数的增大,油箱正表面最大加速度增大,油箱侧面最大加速度降低,油箱表面振动集中区域从侧面转移到油箱正面。文中研究结果对于变压器测点布置及振动控制具有参考意义。     

基于振动分析法的变压器在线监测

研究了变压器的振动原理,提出了变压器振动简化模型,用最小二乘法对现场试验数据进行参数拟合,得到振动模型参数,可作为指纹参数,由任意时刻电压、电流幅值计算求得变压器振动幅值,根据与实际振动的比较,判断变压器是否故障,实践证明,该方法预估的变压器振动信号具有很高精确度,在变压器在线监测绕组与铁心状态中有良好的应用前景.     

轴向预紧力对变压器绕组振动响应幅值的影响

通过对大型变压器绕组模型的理论推导和现场测试研究,分析绕组预紧力变化对变压器绕组振动响应幅值的影响。仿真和试验结果表明,当变压器绕组处于非共振状态时,绕组的振动响应幅值随着绕组预紧力的降低而增大,因此,可通过监测变压器绕组响应幅值的变化来判别变压器的绕组状态。     

直流偏磁下的变压器振动仿真与试验

针对变压器实际运行中经常会出现振动异常现象的问题,结合变压器铁心和绕组的振动机理,给出了变压器铁心和绕组所受电磁力方程和位移方程。利用COMSOL电磁场模块中的瞬态电流源建立电场模型,然后选择感应电流单元以电场模型计算结果作为激励源建立磁场模型,实现第一次电磁场的耦合建模。利用结构力学模块中实体应力应变部分建立结构力场模型,将电磁场耦合计算出的电磁力结果作为载荷加到力场模型中,实现第二次耦合,并最终得到发生直流偏磁时变压器内部磁通密度、机械应力分布、张力分布以及位移场分布的变化规律。通过搭建变压器振动试验平台,验证了铁心振动仿真模型、绕组振动仿真模型的正确性。     

运行中的电力变压器油箱表面振动信号的研究

变压器绕组和铁心是发生故障较多的部件。通过对电力变压器空载试验及负载试验时分别测量油箱表面的振动信号，从而得到铁心及绕组的振动信号，为开展变压器绕组及铁心监测与诊断方法的研究提供了十分重要的依据。本文提出了对实际运行的电力变压器油箱表面的振动信号进行测量，比较分析变压器型号、传感器测量位置等对测得的振动信号的影响；当缺乏历史数据时，可以通过和同型号变压器或上下对称位置处的振动信号比较来判断绕组或铁心状况；并且通过对传感器安装位置发生偏离时测得信号的比较分析，提出了测点的布置与以往数据相比，相差半径范围不应超过5cm的结论。     

直流偏磁下变压器的振动噪音分析

分析直流偏磁对变压器造成的异常振动噪音规律是预防变压器故障的前提。为此,针对E型电力变压器,根据"铁心—绕组"模型分析了直流偏磁下变压器的振动噪音机理并利用Comsol搭建了电磁—振动—声场多物理场耦合模型,研究直流量大小、直流量从初级绕组流入和直流量从次级绕组流入两种情况下,直流偏磁对不同运行状况变压器的振动噪音规律和对绕组电压电流波形的影响。研究表明:直流量从初级绕组流入对空载变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组上的振动噪音加剧且振动噪音最大值分布在铁心上;直流量从次级绕组流入对短路变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组振动噪音略有增加且振动噪音最大值分布在绕组上;绕组电压电流波形在直流量从初级绕组流入时畸变更加明显。因此进行直流偏磁防护时,直流量从初级绕组流入时以空载变压器为基准,直流量从次级绕组流入时以短路变压器为基准。     

基于振动法的电力变压器绕组变形测点分析

振动分析法是一种诊断变压器绕组机械变形的有效方法。针对当前振动法测点不确定问题,通过变压器振动机理分析,以S11-M-500 kVA/35 kV试验变压器为研究对象,分别对正常及故障绕组进行负载试验,获取不同测点振动信息。采用欧几里得距离法和基频幅值对正常及故障绕组的不同测点振动信息进行分析,分析结果表明1/6测点处更适合用于绕组变形的振动法检测。