谐波激励下变压器振动特性分析

随着特高压直流输电以及晶闸管整流设备的全面发展,电力系统谐波出现并流入变电站,使变电站中电力变压器出现非正常工作状态,影响其稳定运行.谐波注入使变压器铁心硅钢片的磁特性包括磁化特性和磁致伸缩特性畸变,由于变压器铁心振动主要来源于交变磁场下硅钢片的磁致伸缩,因此谐波下磁致伸缩特性畸变会直接导致变压器振动特性异常.然而,对于这种谐波激励下变压器的异常振动特性,目前未见相关报道.本文在考虑磁致伸缩效应和麦克斯韦电磁应力的基础上,研究谐波入侵对变压器振动特性的影响.首先对叠加不同3次谐波磁场下取向硅钢片样片的磁化特性以及磁致伸缩特性进行测试;然后,根据测试数据建立单相变压器三维磁-机械耦合数值模型并进行空载下变压器振动仿真;根据仿真结果,分析谐波对变压器铁心应力分布、振动加速度及其频谱的影响,为分析变压器在谐波工况下振动特性奠定理论基础.     

交直流混杂环境下三相变压器绕组电磁-振动特性

交直流混杂使变压器产生偏磁效应，同时造成电流畸变、振动加剧等问题，严重危害变压器的安全稳定运行。文中针对三相变压器直流偏磁的绕组振动问题，研究其电磁与振动特性。建立电磁-振动模型，利用电磁-机械耦合原理循环迭代求解变压器电磁与振动参数，然后分析绕组电流与振动加速度的时-频域分布情况，研究电磁参数对绕组振动的影响，并总结其变化规律。最后搭建动模实验平台，测量实际绕组的电磁与振动参数，并与仿真数据进行对比，验证结论的正确性。     

变压器绕组内部短路故障的数值仿真方法

提出一种用于变压器绕组内部短路故障检测的数值仿真方法。该方法基于精细模拟绕组结构的有限元分析，针对绕组对地短路和匝间短路故障建立了数值仿真计算模型；采用能量扰动法计算变压器等效电感参数，并进一步使用这些参数建立变压器状态方程，以研究故障状态下变压器端部电气量、磁场分布和故障位置之间的关系。仿真结果表明，模型合理有效。     

基于磁致伸缩效应的三相五柱变压器振动特性仿真与实验研究

为深入研究三相五柱变压器在直流偏磁条件下的振动特性,首先基于激光多普勒效应,对取向硅钢片磁-弹耦合特性进行测量,获得磁致伸缩曲线。其次提出适用于大型三相电力变压器的直流偏磁实验方案,将两台变压器相并联,并在中性点引入直流激励,测量变压器励磁和振动特性。基于磁-机械场的耦合理论进行有限元仿真,得到三相变压器铁心磁场和振动位移分布规律,实验结果与仿真结果对比一致。基于计算结果,分析了直流偏磁对变压器铁心振动的影响规律。     

HVDC单极—大地运行情况下换流变压器直流偏磁建模仿真

阐述变压器直流偏磁主要研究动向、研究需求和分析方法,提出一种评估交流变压器中性点直流偏磁与高压直流输电系统(HVDC)运行方式关系的仿真模型.以天广直流输电系统工程为例,根据实际参数对CIGRE HVDC标准模型控制系统进行修改和补充,运用PSCAD/ EMTDC电磁暂态仿真软件,建立南网天广直流输电单极—大地运行模型.该模型可基于电路元件等值方法对换流变压器直流偏磁电流随系统运行方式变化的规律进行仿真模拟,对各种运行工况下换流变压器直流偏磁进行仿真,并建立单极运行时传输功率与换流变压器中性点电流的映射关系.     

基于Matlab的变压器内部故障及差动保护仿真

变压器内部故障主要包括各相绕组之间相间短路和单相绕组的匝间短路。基于Matlab/Simulink建立变压器内部故障仿真模型,并搭建了具有制动特性的差动保护模块。仿真结果表明,该模型能够有效进行变压器内部故障的仿真和继电保护研究。     

汽轮发电机转子阻尼系统对小扰动特性的影响

电力系统中的各种小扰动通常会导致系统发生低频振荡,而汽轮发电机转子阻尼系统对于抑制低频振荡具有重要作用。为了研究转子大齿导条、转子导电槽楔构成阻尼绕组和转子铁心对系统小扰动特性的影响,建立了能够反映实际转子阻尼结构影响的时步有限元模型。首先研究了忽略转子阻尼作用对小扰动仿真结果的影响;然后对比研究了阻尼绕组和转子铁心分别对小扰动特性的影响,分析了不同阻尼结构中阻尼电流的大小及其所产生的阻尼作用强弱;最后对比了转子槽楔采用铝合金和不锈钢时,材料电导率的大小对小扰动特性的影响。结果表明:小扰动过程中阻尼绕组中的阻尼电流大于转子铁心中的电流,因此其对小扰动特性的影响较大;转子槽楔采用铝合金时的阻尼作用要强于不锈钢槽楔的阻尼作用。研究结果可为电力系统仿真中如何合理准确地分析系统小扰动特性提供必要的理论基础。     

±800kV换流变压器不同工况下绕组电流及其谐波分量仿真分析

在高压直流输电系统中,换流变压器作为交流输电系统和直流输电系统的桥梁,其安全运行对直流系统正常运行具有重大的意义。为计算换流变压器在不同工况下的磁场及损耗,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了云广直流输电工程仿真模型,改变参数模拟了换流变压器在不同工况下(额定运行和短时过负荷)网侧绕组和阀侧绕组的电流,并对绕组电流的谐波分量进行了分析,基于这些数据可进一步分析换流变压器谐波磁场和损耗。     

500kV主变单相替换对主保护的影响分析

结合某500kV变电站用原#1主变A相备用变压器替代存在故障的#2主变B相运行的工程实例,基于PSCAD/EMTDC建立了单相三绕组自耦变压器组的模型,对比分析替换前后的稳态和暂态特性,研究变压器单相替换后因三相绕组短路电压百分比不一致对变压器差动保护和瓦斯保护的影响.仿真分析表明该替换对变压器主保护影响不大,可以在不修改定值的情况下继续运行.为500kV变压器单相替换的工程实施提供了技术支撑.     

液压变压器四象限工作特性研究

对液压变压器工作于四象限的特性进行了研究,建立了液压变压器四象限工作的动力学模型.对液压变压器四象限工况下,液压蓄能器流量特性、液压恒压网络系统压力特性以及液压变压器控制角特性进行了仿真研究,结果表明:随着负载的变化,液压恒压网络系统压力波动范围不超过3%,基本保持为准液压恒压网络系统,而液压蓄能器的流量以及液压变压器的控制角则呈非线性增加或减小.     

直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。     

模块化多电平直流变压器的傅里叶级数建模与控制器设计

研究模块化多电平直流变压器,其由两相模块化多电平桥臂、高频隔离变压器和并联全桥模块组成. 模块化多电平桥臂采用准方波调制,并联全桥模块采用方波调制,基于傅里叶级数分析单移相控制下的工作原理和功率特性. 采用傅里叶级数求和的方法建立模块化多电平直流变压器在单移相控制下的数学模型,求得单移相控制到输出电压的传递函数,在开环传递函数的基础上设计PI控制器,以达到控制输出电压的目的. 最后在MATLAB/Simulink中搭建模块化多电平直流变压器的仿真模型. 仿真结果表明,利用该数学模型设计的PI控制器可使直流变压器输出电压稳定.     

匝间绝缘对变压器绕组温升及热点影响的仿真分析

针对变压器绕组温升及热点分析中往往忽略匝间绝缘的问题,利用Gambit建立了一组油浸式电力变压器低压绕组二维轴对称模型,模型考虑了绕组的匝间绝缘。在网格独立性验证的基础上,基于流体力学仿真软件Fluent仿真分析了该绕组的流体场和温度场分布,研究了匝间绝缘对温度分布的影响,同时分析了热源形式和入口速度的影响,分析模型及结果可供变压器设计人员和研究人员参考。     

分布电容对变压器内参数影响不可忽略性分析

基于变压器的一般原理和结构出发,提出了变压器分布电容的形式和有关数据分析,并用特制线圈模拟变压器绕组,通过实验找到一些固有参考数据,进一步用外变频法确定绕组内参数变化曲线,从曲线图上找到一个特殊点,证明该极点就是由分布电容引起的谐振点。根据该极点的特点及参数可大概计算出分布电容及Q值,认为分布电容在高频下对变压器的影响不可忽视,要积极采取措施阻止其对变压器的破坏。     

油浸式变压器绝缘纸对绕组温度的影响

油浸式变压器中的绕组绝缘纸是绝缘系统重要的组成部分,是一种热的不良导体,均匀的外包住绕组并浸泡于变压器油中,对绕组与变压器油之间的热量传递有很大的阻隔效果,导致绕组无法有效散热.本文运用有限元法,建立自然油循环式变压器绕组区域温度场与流场的耦合传热模型,分析绕组在绝缘纸外包时的温度分布,研究不同厚度绝缘纸对绕组温度的影响,并通过光纤温度传感器直接测量绕组温度的实验验证仿真结果.通过对比实验结果与仿真结果,以实际厚度绕组绝缘纸进行仿真计算得到的结果与温升实验结果最大误差在1 K以内,而忽略绕组绝缘纸的仿真结果与温升实验结果存在最小1.2 K最大2 K的误差.由其他不同厚度绕组绝缘纸的仿真结果可知,绕组热点温度随着绝缘纸厚度增加而升高.     

油浸式变压器绝缘纸对绕组温度的影响

油浸式变压器中的绕组绝缘纸是绝缘系统重要的组成部分,是一种热的不良导体,均匀的外包住绕组并浸泡于变压器油中,对绕组与变压器油之间的热量传递有很大的阻隔效果,导致绕组无法有效散热.本文运用有限元法,建立自然油循环式变压器绕组区域温度场与流场的耦合传热模型,分析绕组在绝缘纸外包时的温度分布,研究不同厚度绝缘纸对绕组温度的影响,并通过光纤温度传感器直接测量绕组温度的实验验证仿真结果.通过对比实验结果与仿真结果,以实际厚度绕组绝缘纸进行仿真计算得到的结果与温升实验结果最大误差在1 K以内,而忽略绕组绝缘纸的仿真结果与温升实验结果存在最小1.2 K最大2 K的误差.由其他不同厚度绕组绝缘纸的仿真结果可知,绕组热点温度随着绝缘纸厚度增加而升高.     

机车牵引变压器空载合闸励磁涌流特性分析

由于电力机车变压器铁芯的非线性特性及绕组中残留的剩磁,空载合闸时一次绕组易产生很大的励磁涌流．数学模拟分析变压器空载合闸的瞬态过程,基于MATLAB／sIMULINK建立电力机车主变压器空载合闸的仿真模型,分析剩磁以及磁通对励磁涌流的影响．仿真结果与理论相吻合,为电力机车主变压器的保护、电磁设计与运行提供了重要的理论依据．     

基于Ansoft的移相整流变压器分析与研究

介绍了Ansoft电磁场仿真软件Maxwell 2D/3D对ZTSG-530/6移相整流变压器的建模与仿真,对变压器的空载特性作了仿真分析,其结果与试验值和设计值基本吻合.同时在瞬态场中根据原副边的实际结构及负载参数的改变,分析了线圈在空载和短路情况下的受力情况.通过仿真分析,其结论为改善变压器性能提供了一定的理论参考.     

隔离型交?直流固态变压器前后级一体化滑模控制

为了提高固态变压器(SST)控制系统的动态性能和鲁棒性,提出SST前后级一体化滑模控制方法. 根据SST前后级的非线性特性,建立整体仿射非线性的数学模型,采用输入?输出精确反馈线性化,实现前级电流环、前后级级间电压以及SST直流侧电压的解耦,加强前后两级功率传递的一致性. 将解耦的线性系统与积分滑模控制器结合,进一步提高系统整体动态性能,改善系统对参数摄动的鲁棒性. 仿真和实验结果表明,在外部发生扰动时,SST采用一体化滑模控制方法能够快速、有效地调整电网侧电压、两级间电压和直流侧电压的波动,改善前、后级功率传递的一致性,在发生参数变化时仍具有较强的鲁棒性.