直流偏磁对变电站设备的影响分析及抑制方法

变压器直流偏磁是变压器一种异常的工作状态,是指由于某种原因导致有直流电流侵入到变压器的绕组中,在变压器铁心中产生直流磁势或是直流磁通以及由此产生的一系列的电磁效应。直流偏磁会对变电站的设备和电网的运行安全造成一定的不利影响。故研究直流偏磁产生的原理、对变电站电气设备的影响和抑制直流偏磁的产生具有一定的工程应用价值。     

基于粒子群算法优化支持向量机的变压器绕组变形分类方法

变压器是电网最为核心的设备,绕组变形是变压器主要的故障类型之一,频率响应分析法(frequency response analysis, FRA)是目前广泛应用的绕组变形检测方法。为提高绕组变形分类诊断的性能,文中提出基于粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine, PSO-SVM)的变压器绕组变形分类方法,采用数学统计方法提取频率响应曲线的特征参量,并输入到支持向量机模型进行训练,利用粒子群算法优化支持向量机模型参数,使其能够有效区分不同的绕组故障类型。为证明文中方法在变压器绕组故障诊断方面的有效性,在一台特制模型变压器上进行了一系列故障模拟实验。数据处理结果表明,训练后的支持向量模型表现出了极高的性能,并且,相比传统的网格搜索参数优化算法,粒子群算法优化的支持向量机可以显著提高变压器绕组变形故障的分类性能。     

推挽DC／DC变换电路中高频变压器的设计

高频变压器的设计是功率变换电路设计的核心技术。详细介绍了1100W／55kHz推挽DC／DC变换电路中高频变压器的设计过程,包括变压器磁芯选取及型号的确定、绕组设计及变压器的绕制。给出了变压器原、副边电压实验波形,实验结果表明所设计的变压器工作稳定可靠,满足电路设计要求。     

试验研究VFTO作用下层式绕组暂态特性

为了研究特快速暂态过电压(VFTO)对层式绕组绝缘的影响,设计制作了分段层式绕组试验模型,该模型分为4段,每段5层,以每1层为1个单元,共分20个单元。试验过程分别对该分段层式绕组模型中有铁心和无铁心注入VFTO脉冲电压信号,并采集记录了入波后分段层式绕组模型各个单元节点电压信息,通过各节点电压信息分析了分段层式绕组模型暂态电位分布情况,并根据入波电压和响应电压求出分段层式绕组电压传输函数的幅频特性,分析了分段层式绕组中谐振频率情况。试验研究结果为层式绕组的绝缘结构设计提供了理论依据。     

Effect of Core Magnetization on Frequency Response Analysis (FRA) of Power Transformers

This paper presents how the frequency response analysis (FRA) measurements on a transformer can be influenced by magnetization condition of the core. Measurements were performed on two transformers at different magnetization levels to show effects of remanent magnetization in the core due to removal of 3-supply, of relaxation demagnetization and of dc flux on the frequency response of winding impedance. The most important observations were that any sudden change of excitation field (applying or removing magnetization current) yields a slowly varying magnetic relaxation, which causes the impedance to change with time due to magnetic viscosity. Results of diagnostic measurements of transformer winding impedance can therefore depend on the level of remanent magnetic flux appearing in the core limbs after switching-off a transformer. These observations lead to a conclusion that, for avoiding the effects of core magnetization, diagnostic FRA measurements on power transformers should not be performed directly after disconnection from network.     

基于多场耦合的变压器偏磁振动建模与仿真分析

变压器受偏磁影响时振动异常剧烈,基于变压器电磁力场耦合方式,采用有限元仿真与振动测试技术深入研究了变压器铁芯和绕组的偏磁振动特性。首先对变压器铁芯和绕组的电磁场数学模型进行推导,建立直流偏磁条件下的振动模型。然后将推导的数学模型应用到变压器振动分析的多场耦合建模中,以一次侧电压变量作为激励,仿真分析不同直流偏磁铁芯、绕组的机械响应情况。仿真结果与实测结果对比分析,验证了提出的变压器偏磁振动的多场耦合分析方法的有效性。     

基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声是变电站主要噪声来源之一,研究变压器噪声对合理评估变电站噪声水平及对变压器降噪分析具有重要意义。从变压器噪声产生机理入手,分析变压器铁心和绕组的电磁振动噪声,建立了其电磁-结构-声场有限元模型。通过瞬态电磁场分析,并基于虚位移法得到铁心和绕组所受电磁力的时域波形,采用FFT变换对结果进行后处理获取电磁力的主要谐波分量大小,将其作为结构谐响应分析的激励源,通过频域内的振动分析得到铁心和绕组表面各节点的振动位移,并将其作为变压器声场分析的边界条件,进一步求解变压器声场模型,分析得到变压器周围空间场点在噪声集中频率100 Hz和200 Hz上的声压级,并与实测值进行对比分析,验证了该模型的可行性,可为变压器噪声预测提供理论依据和计算方法。     

基于振动信号的变压器绕组松动故障诊断方法

提出了基于运行中变压器表面振动信号的绕组松动故障诊断模型和诊断方法。首先,分析了绕组振动幅值与电流、预紧力、铁芯振动、非线性因素的关系,确定振动信号中100 Hz为绕组松动的特征频率,提出分离绕组振动幅值和铁芯振动幅值的方法;提出绕组松动诊断模型和基于该模型的平均安全余量,利用待检测变压器在一组负载电流下的绕组振幅计算平均安全余量,由此定量判断绕组的松动状态。利用有限元仿真和现场实验分别对诊断模型和诊断方法进行检验,实验结果显示平均安全余量在1±0.5之外时存在松动故障,值越远离1,松动程度越大。该方法解决了变压器实际运行中绕组和铁芯振动基频相同、矢量叠加相互影响的问题及实际运行中负载变化,电流不同,仅用某个电流下的振幅判断精度受限的问题,且对松动程度量化表示,易于判断。     

Quasi‐active power factor correction on flyback‐based dc/dc converter

This paper presents a novel input current shaper based on a quasi‐active power factor correction (PFC) scheme. In this method, high power factor and low harmonic content are achieved by providing an auxiliary PFC circuit with a driving voltage which is derived from a third winding of the transformer of a cascaded dc/dc flyback converter. It eliminates the use of active switch and control circuit for PFC. The auxiliary winding provides a controlled voltage‐boost function for bulk capacitor without inducing a dead angle in the line current. Since the dc/dc converter operates at high switching frequency, the driving voltage is also of high switching frequency, which results in reducing the size of the magnetic components. Operating principles, analysis and experimental results of the proposed method are presented. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Design and Development of High-Power DC–DC Converter for Metro Vehicle System

This paper presents the design and development of a transformer isolated high-power dc–dc converter. There are several design issues and challenges. In this paper, we focus on three major issues in high-power dc–dc converters. 1) An energy recovery passive snubber circuit and the selection of pulsewidth modulation control methods are first introduced to reduce the voltage spike and power loss across switching devices. 2) Interleaved winding method is then employed to reduce proximity effect in the transformer winding. 3) The voltage oscillation problem in the secondary rectifier diode is addressed, and solutions are provided.      

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.     

开关电源高频功率平面变压器热设计研究

高功率密度要求和高频下涡流损耗(包括磁芯和线圈的涡流损耗)的急剧增大对高频功率平面变压器的热设计带来巨大挑战.通过分析平面变压器热传递特性,提出一种可分别计算线圈和磁芯温升的热模型及其建模方法.此外,根据铁氧体磁芯的损耗温度特性,还提出一种平面变压器温度设计准则.实验证明提出的热模型具有足够高的工程精度,而提出的温度设计准则可使变压器具有良好的热稳定性,从而改善了平面变压器热性能.     

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5 cm的结论。     

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。     

振动频谱特征值在诊断变压器故障中的应用研究

<正>常运行中的电力变压器的振动主要来自于变压器铁心和绕组的振动,振动信号中包含了丰富的能够表征变压器状态的信息。文章在1台10/0.4 k V三相双绕组电力变压器中设铁心松动、绕组松动、绕组幅向错位故障,利用基频、幅值、主频率、频率比重以及频谱复杂度等振动特征量,研究了变压器绕组在上述故障条件下油箱表面的振动变化规律。研究结果表明,三种故障条件下的频谱复杂度均会降低,绕组松动和铁心松动中的振动基频会升高,绕组错位中的基频振动会降低。文中的结论对基于振动信号分析法的电力变压器诊断具有借鉴意义。     

基于ICEEMDAN多尺度模糊熵和MVO-KELM的变压器绕组铁心机械故障诊断

针对变压器绕组铁心机械故障诊断精度不足的问题,提出了一种基于改进自适应白噪声完整集成经验模态分解(ICEEMDAN)多尺度模糊熵(MFE)和多元宇宙优化算法优化核极限学习机(MVO-KELM)的变压器绕组铁心机械故障诊断方法。首先,为了避免虚假模态分量的产生,采用改进的ICEEMDAN对变压器原始振动信号进行分解。其次,利用Pearson相关系数法选取相关性最高的模态分量,并计算其MFE值。然后,将MFE值作为特征量构建特征数据集,并利用MVO优化KELM的核参数和正则化系数。最后,将特征数据集输入所建MVO-KELM模型进行分类识别,实现高准确率诊断目标。试验结果表明,所提方法具有优秀的诊断精度和稳定性,能够精确诊断变压器绕组铁心不同松动程度的故障,诊断准确率达到了99%以上,可为变压器现场检修策略的制定提供一定的指导。     

采用新型换流变压器的直流输电稳态模型

从2个方面分析了用于测试直流输电运行及控制性能的稳态模型(经典模型)存在的不足,提出了采用新型换流变压器的新的直流输电稳态模型,比较了其与经典模型在结构上的差异,阐述了新型换流变压器的设计特点及利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡作为滤波机理的新型滤波方式,并给出了新模型下换流器的稳态方程.通过详细的仿真计算,对比分析了经典模型与新模型各自的仿真结果,验证了所提出模型的正确性及其在抑制谐波与改善系统稳态运行性能方面的优越性.     

基于有限元法的变压器漏感计算在绕组变形中的应用

电力变压器电磁分析与参数计算在科学研究与工程应用中一直受到普遍的重视,而绕组变形作为故障隐患的重要特征,其变形程度尚无法量化。以有限元方法为研究基础,利用大型有限元软件ANSYS建立变压器铁芯、绕组模型;以场路耦合方法实现变压器漏磁场的仿真,同时利用能量法原理完成变压器漏感参数的计算。针对电力变压器发生绕组变形将会导致漏感参数发生变化的基本特征,提出通过改变绕组的基本几何尺寸模拟绕组变形,计算变形前后以及各种变形形式下的漏感参数值,考察绕组变形状态和漏感参数变化量之间的关系。仿真计算结果与测量值比较,表明方法的正确性、有效性和实用性。     

A novel CT-based AC power source

This paper presents a novel power source based on a current transformer (CT) and using a new conversion concept. Conversion is done by a current steering mechanism in the form of a current transformer with two secondary windings. The direct conversion concept, based on flux modulation with the basic circuit, is then presented. The control winding is designed so that when it is short-circuited the resulting current saturates the core irrespective of what happens in the load/main winding and thus affecting the electromagnetic force in the main winding. Simulation and experimental results of a reduced scale model are followed by conclusion.     

风电场箱式变压器铁芯发热故障分析

箱式变压器是风电场进行能量传递的重要设备,针对某风电场连续发生的3起箱式变压器铁芯发热故障,对故障变压器开展油化分析、现场拆解,找到了引起发热的故障点。为对故障原因进行机理分析,采用有限元分析软件ANSYS MAXWELL建立涡流场分析模型,对变压器绕组、铁芯的发热情况进行量化计算。通过分析确定箱式变压器制造工艺存在缺陷,首端低压绕组与铁芯接触过于紧密是导致发热故障的原因。