多三相分数槽集中式绕组容错电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会产生巨大的短路故障电流,导致绕组局部过热并使电机性能下降,造成严重的安全事故和连带损失。该文研究了一台多三相永磁磁阻电机在不同运行工况下匝间短路故障的电磁和热特性。通过精细化绕组建模将故障线圈和健康线圈加以区分,建立三维全域流固耦合仿真模型提高仿真精度。论文基于2D电磁模型和3D热模型的联合仿真分别探究了短路线圈位置、短路线圈匝数、负载电流以及转速对永磁电机匝间短路温度的影响,并加工一台功率为5kW的样机进行实验验证。实验结果验证了仿真模型的准确性,同时为预防匝间短路故障提供了依据。     

电力变压器内线圈径向屈曲特性的研究

针对变压器行业的关注重点即短路电磁力作用下电力变压器线圈的稳定性 ,研究了短路条件下内线圈的径向稳定性。鉴于线匝撑条的非理想固紧 ,建立了电缆绕组变压器内线圈弹支座径向失稳模型 ,利用小挠度线性有限元法计算了线匝的径向各阶屈曲载荷 ,还讨论了屈曲载荷与撑条根数、等效弹支座弹性系数、线匝刚度和初始缺陷的关系。     

单相变压器首端匝间短路电磁振动特性研究

针对单相变压器首端匝间短路问题,研究不同匝间短路比例下电磁振动特性,利用电磁耦合原理建立变压器匝间短路状态方程,仿真模拟不同短路比例下电磁参数及振动加速度变化,结果说明在不同比例匝间短路故障下,短路绕组电流方向改变、幅值变大,未短路绕组电流改变较小;内部漏磁增加,且短路绕组对应区域漏磁增加明显;由于电流及漏磁增加致使绕组振动加剧,随着匝间短路比例的提高,变压器电磁参数及绕组振动加速度进一步改变。最后,搭建匝间短路动模实验平台,测量变压器首端不同比例匝间短路故障下绕组电流及振动加速度,对比仿真结果与实验数据,验证了建模的有效性及所得结论的正确性。     

大型船舶发电机短路故障分析与诊断

介绍了大型船舶发电机转子线圈匝间短路故障时的机械特性和电磁特性,总结出了转子匝间短路时电磁电流和无功功率的变化规律,进而提出分析和诊断匝间短路故障的方法。     

应用有限元分析电力变压器绕组匝间短路的暂态特征

电力变压器做为变电站的关键核心设备,是电力系统安全稳定运行的基础,直接影响着供电可靠性.为了通过数值仿真方法重现电力变压器绕组单匝短路时的暂态过程,从而探讨验证故障机理,预测短路电动力,寻找与变压器绕组匝间短路密切相关的电气状态量,作者采用ANSYS E-lectronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场-路"耦合仿真模型,将变压器的空载损耗、空载电流、负载损耗及短路阻抗等性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,在验证模型可靠准确的基础上,仿真研究变压器二次绕组在轴向与径向不同位置发生单匝短路时电磁参数、线匝受力和绕组损耗等暂态特征,并分析参数最大变化率及对外显示敏感程度,为变压器抗短路能力提升措施的研究提供理论依据,以及为配电变压器匝间绝缘在线监测、故障诊断与保护控制提供有利帮助.     

接地变压器低压绕组匝间短路故障的电磁特征研究

接地变压器具有系统中性点引出和站用电双重功能,在我国大中型变电站中被普遍采用,其运行可靠性直接影响电网的安全稳定。针对接地变压器低压绕组匝间绝缘短路故障检测方法缺失问题,基于磁场-电路耦合原理,利用ANSYS软件建立接地变压器二维有限元模型。通过对比高、低压侧电流的仿真值与计算值,验证模型的正确性。在此基础上分析其低压绕组单匝匝间短路故障时的电磁特征。研究结果表明:当接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时,短路环内部有很大的短路电流;电压、电流相位角,功率因数角以及高、低压侧三相电流均会发生变化,但电流波动达不到接地变压器保护的动作定值;同时,短路环附近的磁场也会发生畸变。     

一起发电机转子绕组匝间短路故障分析和处理

转子绕组匝间短路是汽轮发电机最常见的故障之一,以一起330MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障为例,采用直流电阻法、转子绕组交流阻抗和功率损耗法、单开口变压器法以及极间电压法确定短路类型和大体位置,随后采用线圈压降法和匝间电压分布测量确定故障具体位置。最终发现短路原因为转子绕组端部塑性变形、顶匝线圈错位及匝间绝缘破损。对线圈进行整形处理,处理后的线圈经检测合格。所用匝间短路定位方法简单实用,提高了发电厂的经济效益。     

发电机转子线圈匝间短路试验分析

发电机转子线圈匝间短路是最常见的故障,测试汽轮发电机转子线圈匝间短路,通常应用交流阻抗和损耗法、单开口变压器感应电势和相角差法以及双开口变压器法等。本文就交流阻抗和功率损耗法作分析论述。     

匝间短路故障下电力变压器绕组的物理特征分析

电力变压器绕组匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,揭示单匝短路故障时绕组的多物理场特征有利于获取匝间绝缘状态信息,以避免设备损坏事故的发生。针对在实际试验研究中变压器绕组单匝短路系列故障设置困难问题,采用ANSYSElectronicsDesktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场–路"耦合模型,并导入Workbench协同仿真平台,进行"电磁–结构"与"电磁–热"的多物理场耦合仿真分析。通过在变压器模型外电路中设定二次绕组某时刻发生单匝短路故障,仿真研究该故障变压器的电磁、机械及温度等多物理参数变化特征及分布规律,得到故障情况下绕组受力情况及易变形部位,同时通过分析线匝损耗及绕组温升情况,得到匝间短路故障对变压器的危害主要在于损耗温升导致绝缘劣化而非受力变形,为电力变压器抗短路能力提升措施应用及其匝间短路故障在线检测和保护技术研究,提供理论依据。     

大型船舶发电机短路故障分析与诊断方法探讨

文章深入地分析大型船舶发电机转子线圈匝间短路故障时的机械特征和电磁特性,发现转子匝间短路时励磁电流和无功功率的变化规律,提出分析和诊断匝间短路故障的方法.     

三绕组变压器中压绕组短路电动力的计算方法

针对220 kV/180 MVA三绕组电力变压器出口短路时短路电流的计算问题,从磁势平衡原理出发,建立了在中压绕组短路工况下中压绕组短路力的计算模型,利用"场-路耦合"有限元方法计算了该模型的二维瞬态漏磁场,获得了中压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受轴向短路电动力作用最大线饼的轴向稳定性进行了校核。计算结果表明,利用有限元软件ANSYS对三绕组变压器中压短路工况下中压绕组短路电动力的计算方法,省去了传统计算电动力复杂的计算过程及一些计算假设,提高了计算精度,变压器的中压绕组具有足够的轴向机械强度,对变压器设计和运行人员有一定的参考价值。     

大容量变压器高压绕组短路强度与辐向稳定性分析

针对大容量变压器抗短路能力差这一现象,以一台120 MVA/220 kV电力变压器为例进行分析计算.利用ANSYS软件求解出低压绕组出口发生短路时高压绕组的辐向短路电动力.用瞬态分析法求解出高压绕组位移形变量,并通过位移校核与强度校核,验证了高压绕组的辐向稳定性,为大容量变压器的绕组短路特性分析提供了一定的参考依据.     

电力变压器绕组电动力的分析计算

利用有限元算法分析了三相电力变压器绕组各线匝在不同运行模式下电动力引起振动。在“磁—路”耦合模型中 ,电路参数的不同取值对应于变压器的不同运行模式———空载、常态和短路。分析结果表明 ,内绕组在径向受到压力 ,外绕组在径向受到张力 ,内、外绕组轴向电动力比径向力小很多 ,而相邻线饼或线匝间存在相互挤压力。尤其在短路条件下 ,巨大的电动力将使变压器线圈产生变形 ,其局部或整体受到破坏 ,最后导致变压器发生故障。     

基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究

为进一步理解和掌握短路冲击下变压器绕组的振动特性,本文基于PSCAD-ANSYS联合仿真实现了变压器突发短路下振动响应的全过程分析,即根据PSCAD软件计算得到的变压器绕组短路电流,在ANSYS软件中使用电磁场和机械场模块计算了变压器绕组的电动力和振动响应。其中,两个软件之间的电流和时间等关键信息的交换通过数据通信接口方式实现。以某110k V变电站为例对变压器突发短路下的振动响应进行计算分析,结果表明,所提出的联合仿真方法能够有效计算突发短路时变压器绕组的振动特性。突发短路时,变压器振动响应与短路电流变化趋势类似,绕组振动在短路故障发生后先达到最大值,然后伴有一定的衰减分量,振动信号频谱分量更加丰富。     

基于漏磁场和ICOA-ResNet的变压器绕组早期故障诊断

针对变压器绕组变形、轻微匝间短路故障诊断准确率低的问题,提出一种变压器绕组早期故障诊断方法。首先,利用ANSYS仿真软件建立与实验变压器相关参数一致的有限元模型,分析变压器在绕组发生各种故障的漏磁场分布规律,并根据这些规律选取合适的故障特征以及光纤漏磁场传感器安装位置。然后,通过改进长鼻浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm, ICOA)寻找残差神经网络(ResNet)的最优超参数,以此参数构建ICOA-ResNet模型,将所得故障特征量输入模型进行故障诊断。最后,通过仿真数据和动模实验验证所提出的变压器绕组早期故障诊断模型的可行性。所提模型与支持向量机等4种模型相比,在绕组早期故障诊断上有更高的准确率,表明所提方法对变压器绕组变形、匝间短路故障诊断的有效性。     

树脂绝缘干式变压器内部温度场的计算

树脂绝缘干式变压器内部局部温度过高会导致绝缘老化加速,大大降低变压器的使用寿命.以SC9系列一台低压箔绕单风道高压线绕无风道的树脂绝缘干式变压器为研究对象,建立了简化二维轴对称物理模型.利用该模型,通过ANSYS有限元软件仿真得到了干式变压器内部的稳态温度场.同时,还利用热路解析法,建立了干式变压器的等效热路模型.通过测量变压器表面周围空气的温度,分别对于式变压器内部的稳态温度场和暂态温度场进行了求解,并开发出基于Visual Basic的计算程序.     

短路阻抗法在变压器绕阻变形测试中的应用

短路阻抗是变压器的一个重要特性参数,决定了变压器在系统短路时短路电流的大小及变压器内部的电动力的大小。在变压器受短路冲击时,通过短路阻抗试验及绕组变形试验可检测出该受冲击变压器是否受变形。当变压器已发生变形时可通过测试变压器的单相漏抗来判断冲击变压器绕组发生变形相。     

基于系统等值阻抗的变压器抗短路能力核算

为评估在运的大型电力变压器抗短路能力水平,确保电网安全稳定运行,文章提出了一种基于系统等值阻抗的变压器短路电流核算方法。在对变压器高中侧的外部系统进行等值基础上,通过已知的母线短路电流和变压器参数反推系统的等值阻抗,然后根据系统阻抗和变压器参数求得各种短路情况下流过变压器的短路电流。仿真及实例验证说明了算法的准确性,应用算法可以实现对变电站各种方式下短路电流的快速批量计算。使用文章提出的方法对母线短路电流、变压器并联数量等因素对变压器短路电流的影响进行了分析,并结合制造厂提供的短路电流限值对变压器的抗短路能力进行评估,为生产管理部门的技术改造提供技术参考。     

多绕组变压器复合短路阻抗的求解方法

给出了复合短路阻抗的定义 ;提出了求解单相多绕组变压器复合短路阻抗的方法 :用常规的方法准确计算变压器所有两绕组间的短路阻抗 ;用论文中推导的公式计算变压器的导纳矩阵 ;利用各种短路工况所决定的端口条件 ,求解由上述导纳矩阵决定的多绕组变压器电压与电流关系线性方程组 ,获得变压器各绕组的电压、电流 ;利用这些已知的电压、电流 ,最后求得短路工况所决定的变压器复合短路阻抗。以我国最近研制成的 30 5km/h的高速电力机车主变压器为例 ,给出了各种复合短路阻抗的计算值和试验值。结果表明论文所提出的方法是正确的 ,有实用价值     

基于磁—结构直接耦合动态分析变压器绕组变形的研究

在短路电流作用下,变压器绕组会承受连续变化的巨大电磁力冲击,过程中可能影响变压器稳定运行,甚至遭受严重破坏。针对传统方法难以分析考虑和结构场相互影响下绕组变形动态过程的现状,提出磁—结构直接耦合方法,将其引入到对变压器绕组变形动态过程的研究。以一台220 kV典型变压器为例,首先通过ANSYS磁—结构直接耦合方法,分析了变压器的磁场和结构场耦合特性。然后,针对系统故障实例,分析了变压器绕组变形的动态过程。最后,进一步针对故障实例中电流最大时刻,对比静态场分析结果,分析结论一致,验证了方法的正确性。该研究为动态分析变压器绕组变形过程提供了一种有效的研究方法。