谐波电流下油浸式配电变压器负载损耗及绕组热点温度分析

为了研究电流畸变情况下油浸式配电变压器负载损耗和绕组热点温度的变化规律,基于IEEE StdC57.110中的绕组涡流谐波损耗因子和杂散谐波损耗因子,并考虑绕组在谐波电流下的集肤效应会增强,定义了绕组电阻谐波损耗因子,从而建立了变压器在谐波电流下负载损耗计算模型。考虑到绕组涡流损耗密度分布不均对绕组热点温度的影响,利用文中所建立的变压器在谐波电流下负载损耗计算模型修正了IEEE Std C57.110:2008的绕组热点温度计算公式。分析结果表明,谐波电流会引起较大的额外负载损耗,谐波畸变率为40%和60%时负载损耗分别增加了近0.5倍和1倍,此时顶层油温和热点温度也有较大增加,顶层油温升和热点温升在畸变率为40%时分别达到了71.6、102.7 K,远超过温升限值。同时发现谐波频率越高,负载损耗和热点温升增加越快。     

热负荷不平衡对箔绕式绕组温升的影响

正1引言箔绕式绕组一般用于配电变压器中的低压绕组,箔绕式绕组的温升作为对变压器考核的一项性能指标,其计算的准确性除了影响产品的性能外,也直接影响到产品成本。     

油浸式电力变压器绝缘寿命在线评估技术研究

针对ANSI/IEEEC57.91和IEC 354.9导则中推荐的绕组热点温度预测方法存在物理上难以解释和预测的绕组热点温度低于实测值的问题,研究了基于热平衡及热吸收原理的温升计算方法,建立了基于底层油温的热点温度预测模型。利用在绕组电磁线安装光纤光栅传感器的ONAN,10±5%/0.4 kV的配电变压器进行热点温度试验。试验结果表明,该方法在线预测变压器热点温度有效可行。最后在绕组热点温度计算的基础上,建立了绝缘寿命损失模型,实现变压器绝缘寿命在线预测,为油浸式变压器运维决策提供参考。     

基于参数热等效的10 kV变压器温度流体场三维仿真计算

变压器温度流体场三维仿真是准确计算变压器绕组热点温度的重要方法,然而变压器绕组结构复杂,精确考虑绕组导线和绝缘结构的三维模型建模和网格剖分困难,同时计算效率低,难以满足实际工程需求.提出了一种配电变压器绕组结构的热等效简化分析方法,采用热导率各向异性、比热容等效的块状导体来等效实际的绕组结构.应用所提方法对一台S13-M-200 kV·A/10 kV型油浸式变压器三维温度流体场进行了计算.基于短路法的变压器温升试验结果表明:热等效参数方法大幅减少了变压器三维网格剖分数量,同时温度场计算结果能有效反映绕组轴向温度分布,热点温度仿真值与温升试验值温差相对误差不超过4％,验证了所提方法的有效性与准确性.     

基于温度流体场耦合的油浸式变压器热点温度计算*

提出了一种10 kV油浸式变压器热点温度的三维温度流体场耦合分析方法,仿真中考虑变压器内部金属结构件对绕组热点温度的影响,利用变压器空载试验和负载试验确定变压器内部总损耗,基于有限体积法,对变压器温度流体场进行计算,进而获取变压器绕组热点温度.绕组热点温度计算结果与预埋光纤测温系统的变压器温升试验结果相吻合,最大误差不超过3℃,验证了该方法的有效性和准确性.     

谐波对配电变压器热寿命的影响研究

谐波会增加配电变压器损耗,加快老化速度,缩短其热寿命;要明确谐波对配电变压器热寿命的影响必须准确计算配电变压器谐波损耗以及其所导致的热点温升。目前,配电变压器谐波损耗计算方法大部分停留在理论分析和仿真上,缺乏试验验证;此外,对于谐波损耗所导致的热点温升尚缺乏研究。针对上述问题,本文利用10 k V/0.4 k V配电变压器开展了谐波损耗试验,利用试验数据对现有的以及本文所提的谐波损耗计算方法准确性进行了对比分析,选定了兼具准确性和实用性的计算方法;在此基础上,研究了谐波损耗存在时变压器热点温升的计算方法;最后以两台10 k V/0.4 k V的配电变压器为实例,分析了谐波次数和含量对其热寿命的影响。本文所提方法可用于分析评估谐波对配电变压器热寿命的影响,具有较高的实用价值。     

变压器绕组热点温度在线测量方法的研究

对运行中变压器绕组热点温度在线测量进行研究和探讨，就变压器绕组热点测温三种方法进行了简要的概述，说明了间接计算法是一种经济、简便、实用性强的方法。对以间接计算法为理论基础的变压器绕组热点温度在线测量的式作原理、功能、结构等作了简要的介绍和说明。     

基于数据与机理的OFAF冷却方式变压器绕组入口油流量分配方法研究

随着电力变压器的单机容量不断提高,以往变压器设计时所采用的绕组入口流量经验计算式不再适用,籍此计算得到的绕组温升与热点温度与实际往往偏差较大。为探究强制油冷却方式（OFAF）变压器各绕组更为准确的入口冷却油流量计算方法,本文针对一台OFAF冷却方式变压器绕组结构搭建了数值仿真平台,对绕组内部温升进行了详细的三维数值模拟...     

地铁牵引整流变压器系统参数设计研究

利用谐波损耗和热点温度计算方法,研究了地铁牵引整流变压器绕组温升和额定容量的工程设计计算。     

绕组热点温度计算及利用绕组控制变压器运行的分析

通过对变压器绕组内部热点温升的分析,提出了一种以绕组热点温度控制变压器运行的思路,并给出了绕组热点温升及位置的计算方法。     

基于无感线圈应用于电机在线检测和监控的探究

PT100和热电偶广泛用于在线实时检测电机工作时的绕组温度,但其可靠性和准确性对实验环境较为敏感,相关测温示值易出现波动。目前市场有设备能准确在线检测电机绕组电阻,但使用不方便而且价格昂贵。文中采用无感线圈能够可靠地、准确地测量出GB/T1032-2012和GB/T22670-2018标准的电机热试验停机零秒的温度,从而能准确计算出电机温升值。在线监控方面也相对传统的测温具有更可靠和更精准的优点,并通过自动控制实现对电机过温保护。     

干式变压器箔式绕组损耗及温升数值计算与分析

本文中作者针对1000kVA干式电力变压器,建立了二维电磁计算仿真模型,并通过二维模型计算出箔式绕组额定工况下的电流密度分布,对低压箔式绕组的温度场进行了仿真计算与分析。     

油浸式电力变压器饼式绕组温升的影响因素分析

对油浸式电力变压器饼式绕组的油流流速及温度分布特征进行了研究,同时分析了水平油道宽度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。以1台容量为321.1 MV·A的油浸式换流变压器网侧绕组结构为原型,建立了绕组温升的物理计算模型。结合变压器设计原理设置不同的油道参数,计算了绕组油道油流流速以及温度的分布情况,分析了入口油流速度、水平油道宽度、饼式绕组分区数量以及导线匝间绝缘厚度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。结果表明:饼式绕组热点位置位于最后一个分区中心线饼附近;不同的入口油流流速、水平油道宽度及饼式绕组分区数将影响水平油道中的油流速度分布,进一步影响绕组的温度分布及热点温升;导线匝间绝缘厚度对油流速度分布没有影响,但对绕组的温升有一定的影响。     

基于多物理场耦合的高压电抗器温度场仿真与分析

为研究干式空心电抗器整体及包封内部各层绕组温度分布特性,根据电磁热流多物理场耦合方法,建立了干式空心电抗器电磁-流体-温度三维温升计算模型。首先,基于场-路耦合的电磁学理论,采用有限元法求取电抗器各层电流,计算各层绕组损耗。然后,基于流体-温度耦合的传热理论,以各层绕组损耗为热源,采用有限体积法求解电抗器温度分布。最后,采用稳态热学分析法验证了结果的准确性。研究结果表明:电抗器温度分布呈现上区域大于下区域、中间包封大于两侧包封的变化趋势,各层绕组温升热点位于电抗器轴向高度约85%到90%。研究结果为电抗器结构优化、温度的在线监测提供了理论依据。     

“内模式”传感器在变压器温升监测中的应用

牵引变压器的温升是变压器运行中的一个重要参数,该参数直接关系到主变压器运行的健康与安全。为了有效监测主变压器的温升,实现变压器冷却系统的优化控制,提出了一种基于支持向量机"内模式"传感器在线监测主变压器温升的方法。在一定程度上解决了牵引主变压器依靠传统方法测量温度,准确度差且不能在线实时检测温升的不足。通过现场主变实际运行的电气参数,由支持向量机算法建立的传感器,经训练后输出主变的温升数值。实验结果表明,该方法能够较准确在线检测主变压器的温升,对优化控制冷却系统,估计线圈绕组绝缘剩余寿命,保证主变安全运行,有较好的工程应用前景。     

新型绕组电缆接地特性的研究

简述了新型具有半导电层的外层接地绕组电缆的应用,介绍了绕组电缆及其接地系统的结构,分析了绕组电缆接地电流的分布规律,研究了接地电流分布对绕组电缆温升及电缆性能的影响.结果表明,采取增加接地面积、改善接地条件、降低接地电流密度和调整端部绕组电缆外半导电层电阻率等措施,可保证绕组电缆系统的可靠运行.     

基于漏感抗在线识别的变压器绕组变形监测技术的研究

基于短路阻抗法原理研究了对绕组变形的在线监测技术和实验室研究平台。提出了一种快速计算变压器绕组漏电抗的计算方法:在电流峰值处,直接由电压差和电流比值得到漏电阻;在电流过零处,直接由电压差和电流微分的比值得到漏电感;对一、二次电压先在硬件电路中先进行减法放大到采集卡的输入极值附近,再采集,将算法的分辨率几近提高到采集卡的最大精度。研制的监测系统,在实验室绕组变形研究平台上进行试验研究并初步提出变形判据,并在现场得到应用。研究结果表明,这为现场变压器在线监测绕组故障提供了一种有效的方法。     

全封闭大功率永磁牵引电机的温度场数值计算

为研究全封闭大功率永磁牵引电机额定工况下的稳态温度场,以一台额定功率为815 kW的永磁同步牵引电机为研究对象,依据成型绕组槽部导热模型,建立了整机三维温度场共轭传热计算模型。考虑旋转磁化、冲压过程和磁密高阶谐波对定子铁耗的影响,以及水套-定子铁心间接触热阻抗对电机温升的影响,采用Fluent软件对电机额定工况下的稳态流场与温度场求解,使用电阻法和埋置检温计法（ETD）测得电机在额定工况下绕组的平均温升、铁心测点和绕组端部测点局部温升,绝对误差分别为-3.7 K、-0.3 K和7.6 K。进一步分析了电机水路和内风路流场分布特性、水套-定子铁心间接触间隙对绕组平均温升的影响以及槽内绕组附近的温升分布情况,最后提出了该类电机冷却系统设计优化方向。     

油浸式变压器绕组涡流损耗及温升分布研究

利用有限元方法,分析变压器绕组涡流损耗的分布,并基于变压器发热与冷却理论,确定变压器绕组温升分布工程计算方法。通过产品算例的热点温升测量与计算结果比较,检验计算方法的合理性,为油浸式变压器绕组温升分布的合理计算和预防局部过热问题,提供了简单有效的分析方法。