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。     

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。     

直流扰动下变压器励磁电流—振动关系研究

针对直流扰动下Y/Δ接线电力变压器,研究励磁电流与铁心振动之间的关系。基于三相组式变压器直流扰动电路,计算动态电感与时域电流两个状态变量,并利用变压器端口量测信息辨识励磁电流,利用励磁电流表征变压器励磁饱和状态。利用电磁耦合方法对不同直流扰动下的变压器电磁特性进行仿真模拟,计算其交直流混杂模式下的励磁电流与铁心振动加速度,研究励磁电流与铁心振动特性之间的关系。搭建220 V三相变压器直流扰动实验平台,在不同直流扰动下采集变压器励磁电流、铁心振动数据,并将仿真结果与实验数据进行对比,验证仿真模型的正确性。     

计及铁心叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法

针对现有计算方法无法准确表征油浸式特高压并联电抗器铁心叠片规则且未考虑流-固耦合影响的问题。根据特高压并联电抗器铁心叠片规则定义了一组叠片坐标系,并构建了与空间直角坐标系的映射,实现了2种坐标系下参数的自由转换。结合电磁-机械多场耦合模型,重点分析了铁心与变压器油间的流-固耦合,提出了计及铁心叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法,填补了具有辐射结构铁心饼的油浸式双柱特高压并联电抗器铁心振动计算方法的空白。分别分析了铁心饼辐射结构和流-固耦合对电抗器铁心电磁与振动参数的影响,证明了文中所述方法能够提高电抗器铁心振动参数的计算准确性。在此基础上,应用该方法对比分析了典型结构单、双柱特高压并联电抗器铁心的电磁与振动参数,研究结果表明:单柱式铁心结构的电磁、振动参数分布较双柱式更为均匀,振动性能更为优异。     

不同负载对干式变压器电磁振动的影响分析

干式变压器的电磁振动主要由铁心和绕组引起,不同负载类型对铁心和绕组振动的影响不同,为此该文综合考虑了不同负载类型,即分别在空载、纯阻性负载和非线性负载下对干式变压器的电磁振动进行分析和实验研究。以SG-10三相干式变压器为研究对象,考虑磁致伸缩效应采用磁-机械耦合方法,通过基波与谐波叠加模拟各次谐波作用,分析计算了不同负载下的电磁振动。在不同负载状态振动测量系统中,对各种状态特别是非线性负载中引入的不同谐波分量进行了详细分析。样机测量分析结果与数值分析结果具有较好的一致性,验证了分析方法的可行性。研究结果表明对变压器电磁振动分析设计时需要考虑对振动影响最大的负载情况,该研究工作有益于进一步优化解决变压器振动噪声问题。     

谐波条件下500kV联接变压器铁心应力及振动特性仿真分析

在交直流混合互联大电网运行方式下,发现柔性直流与交流系统间发生的谐振具有高频次、宽频域的新特性。为研究谐波注入对500 kV联接变压器铁心振动的影响,通过建立联接变压器绕组、铁心电磁—结构力场有限元模型,考虑铁心磁致伸缩及洛伦兹力的作用,仿真计算得到变压器铁心磁通密度、应力分布、振动位移和加速度。对比分析基波及含谐波激励工况下的仿真结果表明,谐波注入前后铁心磁通分布无明显变化;谐波注入后,铁心上应力分布出现明显变化,且最大应力增加两个数量级;基波激励下最大振动频率为100 Hz,高次谐波注入后最大振动出现在2 500 Hz附近。研究结果为联接变压器振动噪声的预测及优化设计提供了参考。     

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。     

电力变压器铁心、油箱振动特性及与近场噪声的关联性研究

变压器的噪声主要是由油箱的振动产生,油箱的振动主要是由铁心的振动产生,而铁心的振动主要是由电磁力产生,为了研究铁心电磁力、铁心振动、油箱振动与近场噪声的关联关系,采用虚功法对不同电压下不同方向变压器铁心的电磁力进行了仿真计算,采用有限元分析法对不同电压下变压器铁心的振动特性进行了仿真计算,并利用加速度传感器测试了不同电压作用下不同方向铁心、油箱的振动特性,以及变压器的近场噪声特性,探讨了铁心振动的传递过程,发现铁心电磁力的大小、方向、频率与铁心振动、油箱振动、变压器近场噪声具有明显的相关性。     

电力变压器铁心、油箱振动特性及与近场噪声的关联性研究

变压器的噪声主要是由油箱的振动产生,油箱的振动主要是由铁心的振动产生,而铁心的振动主要是由电磁力产生,为了研究铁心电磁力、铁心振动、油箱振动与近场噪声的关联关系,采用虚功法对不同电压下不同方向变压器铁心的电磁力进行了仿真计算,采用有限元分析法对不同电压下变压器铁心的振动特性进行了仿真计算,并利用加速度传感器测试了不同电压作用下不同方向铁心、油箱的振动特性,以及变压器的近场噪声特性,探讨了铁心振动的传递过程,发现铁心电磁力的大小、方向、频率与铁心振动、油箱振动、变压器近场噪声具有明显的相关性。     

电力变压器铁心振动特性分析

作为电力变压器的主要部件,变压器铁心的振动信号主要与铁心紧固状况、绝缘程度密切相关,具有较强的非线性非平稳特性。本文以电力变压器铁心为研究对象,将希尔伯特黄变换(HHT)时频分析方法引入变压器铁心非线性振动信号分析领域,并结合传统频谱分析法对六种不同型号的电力变压器铁心振动信号进行了分析及实验研究,从时域、频域及时-频域等几个角度分析了铁心本体振动特性、油箱表面空载时振动特性及负载时绕组振动对铁心振动的影响。该研究分析结果为电力变压器的状态检测与故障诊断提供了一个良好的基础。     

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。     

交直流混杂环境下三相变压器绕组振动研究

针对三相变压器在交直流混杂环境下的直流扰动问题,研究其绕组振动特性。建立Y/D变压器直流入侵状态方程,通过电磁耦合迭代辨识绕组电流,利用振动谐响应模型分析绕组振动。仿真计算变压器在不同运行方式下的直流偏磁电磁特性,研究不同直流扰动时绕组电流的变化及其振动特性,同时将不同条件下的绕组振动情况进行对比并总结规律。搭建三相变压器动模实验平台,开展380V变压器空载和负载直流扰动实验,获取绕组电流与振动信息。利用实验数据验证仿真结果的正确性。     

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。     

变压器椭圆截面铁心设计计算方法

给出了变压器椭圆截面铁心的计算方法,对数学模型进行求解,并给出了实例.     

高磁导率比双铁芯电流互感器原理和误差性能研究

不管是太阳风暴引起的地磁电流、直流输电运行产生的地中电流,还是新型非线性负载的接入都有使电网中产生直流分量,而直流会恶化电流互感器的误差特性,最终影响到仪表测量和电能计量的准确度。文章中开展了气隙电流互感器抗直流性能和误差性能的研究,在理论分析的基础上,提出一种结合气隙电流互感器和普通电流互感器的双铁芯电流互感器,建立双铁芯电流互感器的数学模型并阐述其误差性能,最后通过实验验证了双铁芯电流互感器的有效性。     

电磁热耦合模型在通风干式变压器中的运用

建立了通风干式变压器绕组温度场的二维电磁热耦合数学模型,并由此计算出变压器箔式绕组因非均匀涡流产生的温度分布,仿真结果与实验数据表明:基于二维电磁热耦合数学计算模型的分析方法是正确、合理、可靠的,为研究干式变压器的温度特性提供了方便。     

引起变压器异常振动的两种缺陷的诊断

铁芯和绕组是电力变压器的关键部件,运行中电力变压器的振动主要由铁芯与绕组的松动所引起.在实验室建立10 kV变压器故障模型,通过人为松动铁芯与绕组的紧固装置来分别模拟铁芯松动与绕组松动的缺陷,并在变压器内部与外部共安装了7个传感器来进行数据采集,研究内外传感器的数据差异,得出测量变压器振动的最佳传感器布置方式;之后,研究不同空载电压条件下铁芯的振动规律,及不同负载电流条件下绕组振动的规律,最终得出诊断变压器铁芯松动和绕组松动的方法.     

电缆变压器短路时绕组轴向振动特性的探讨

建立了电缆变压器绕组轴向振动模型,以分析绕组在瞬态短路电磁力作用下的响应问题。     

短路条件下变压器器身轴向振动的分析

基于电力变压器绕组轴向振动的质量弹簧系统数学模型并考虑变压器绕组的轴向振动的非线性特点,简化计算模型。本文针对一台型号为DFP1-240MVA/500kV的电力变压器,建立了由铁心、绕组、垫块、夹件和拉板组成的电力变压器器身振动的仿真模型,分别计算了变压器绕组和器身在不同轴向预紧力作用下的固有频率和振动型态,得出了轴向预紧力的变化与其轴向振动固有频率变化之间的关系。同时对短路条件下绕组轴向动态短路力所产生的器身轴向振动进行了分析。分析结果表明:短路时存在以50Hz和100Hz为基频的短路力,如果变压器的固有频率接近这两种频率及其倍频,会发生谐振,使振动位移变大,降低变压器结构的稳定性。