大功率多绕组中频变压器的优化设计研究

应用于大功率中压并网系统的电力电子变压器中最关键的元件,即中频变压器(MFT)在系统中起着电气隔离和电压转换等关键作用.介绍了一种采用特殊的磁芯结构和绕组结构的多绕组MFT,并提出了一种MFT优化设计方法.该方法使用面积乘积(AP)法设计MFT的磁芯体积,然后针对具体的变压器结构进行损耗建模分析,通过变量优化使得损耗达到最优.整个优化设计过程相对简单,同时也保证了一定的精确度.最后制作了一台200 kW/30 kHz的MFT样机,并在LLC谐振变换器中进行了实验,其结果验证了优化设计方法的准确性.     

变压器绕组及铁心振动监测方法研究

变压器油箱表面的振动主要是由变压器绕组及铁心振动引起的,通过测量油箱表面的振动信号可以反映绕组及铁心的振动情况,从而判断其绝缘状况.根据变压器的结构,通过理论分析和试验研究了变压器绕组及铁心振动信号的特点,探索出了一些能判断绕组和铁心压紧状态的方法,同时提出了在非空载条件下提取铁心振动信号的方法,解决了绕组发生轻微变形时难以测量的问题.     

变压器类产品专利(070106～070118)

070106一种干式变压器支撑装置200420056781.8*天津市特变电工变压器有限公司(耿振元、郭庆秋、陈杰)本实用新型涉及一种干式变压器支撑装置。本实用新型属于变压器技术领域。干式变压器支撑装置,由铁心、绕组组成,其铁心与绕组间有支撑的弹性绝缘板和绝缘棒,弹性绝缘板内侧有凹槽,凹槽处有绝缘棒。本实用新型采用弹性连接,很好地撑紧了绕组,同时使铁心和绕组可靠,不脱落;并且很便捷地调整了铁心、涂漆、低压绕组本身结构的制造偏差,提高了劳动效率。     

500 kV天然酯绝缘油变压器绝缘结构仿真优化

基于矿物油的典型500 kV变压器绝缘结构直接用于天然酯绝缘油变压器时，存在绝缘薄弱点，需要对其进行改进。本研究通过增大主绝缘距离、加厚绕组绝缘及优化绕组纵向电容分布等方式，提升矿物油变压器绝缘结构方案的安全裕度，以形成500 kV天然酯绝缘油变压器绝缘结构设计方案，并对新方案进行主、纵绝缘仿真验证。结果表明：该方案满足绝缘设计要求，使用该方案研制的500 kV天然酯绝缘油变压器样机顺利通过全部绝缘试验。     

非晶合金变压器优化设计及其软件开发

讨论了非晶合金变压器优化设计中有关铁心截面的确定、空载损耗计算、空载电流计算和箔式绕组分布等问题。采用面向对象分析与设计软件的技术,设计出一套非晶合金变压器优化设计软件系统。对该系统的优化设计结果分析表明该软件能够大大缩短产品设计周期,降低产品成本。     

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.     

内置光纤光栅油浸式变压器的研制EI北大核心CSCD

为了能够直接测量油浸式变压器的内部温度,设计了绕组电磁线内置光纤光栅传感器,并制作了35 kV/4 000 kW变压器样机,在该样机绕组、铁心、撑条、油顶等处成功布置了14根光纤,共218支光纤光栅传感器。绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程中的应力较小,光纤光栅传感器保持了良好的机械强度和测温性能。该样机的绝缘性能试验结果表明,内置光纤光栅传感器对变压器本体绝缘性能无影响;温升试验和长时空载试验验证了内置光纤光栅传感器具有良好的温度传感性能,为变压器内部温度场研究提供了可靠的技术支撑,为变压器的设计验证和寿命周期预测提供了一种新的有效手段。     

电力变压器设计与计算(30)

6变压器的绝缘6.1概述变压器绝缘是电力变压器特别是高压和超高压电力变压器的重要组成部分。从变压器结构设计方面来说,通常分为六大部分,即绕组、铁心、引线、器身、油箱和总装。其中,绕组、引线、器身和总装(涉及外绝缘)四大部分直接与绝缘有紧密的联系,铁心和油箱也涉及到绝缘问题。另外,绝缘问题无论是在变压器制造过程中,还是在变压器运行中,往往都是最     

干式变压器节省原材料的方法

在干式变压器的各项性能参数指标均符合国家相关标准规定的前提下,对变压器进行结构上的优化设计,缩小铁心和绕组导线的截面积和变压器整体尺寸,运用世界上最先进的绝缘耐热等级达到C级的绝缘材料——NOMEX作为绕组绝缘材料。以保证绕组在高温下仍然能正常使用。经过生产样机并试验后,各项性能参数均符合国家相关标准,铜和硅钢片的使用量明显下降,每台变压器共降低材料成本近18000元。通过此次结构设计．这一设计思路也可以应用于其他干式变压器的结构优化设计中。     

简述变压器的原理与接线

1．变压器的工作原理 （1）单相变压器的工作原理（见图1） 单相变压器它由一个闭合铁心和套在铁心上的两个不同匝数的绕组组成。接电源的绕组，称一次绕组；接负载的绕组，称二次绕组。一次绕组和二次绕组是分别独立的。     

一种基于串联输入并联输出型LLC的噪声抑制磁集成方法

提高工作频率有助于提高变换器的功率密度,促进变换器的小型化和轻量化发展,但是随之而来的电磁干扰（EMI）问题,影响了变换器的工作性能。为了在缓解噪声现象的前提下尽可能地实现变换器的高频化、小型化,该文基于串联输入并联输出（ISOP）型LLC拓扑,深入探究了共模噪声的来源和噪声的传导过程,进行了共模噪声的预测,解释了该拓扑抑制噪声的工作原理。在此基础上,详细分析了拓扑的磁集成特性,对变压器进行了磁集成设计,降低了磁心损耗。此外,对变压器的二次绕组进行了优化设计,充分利用了现有的绕组面积,进一步改善了高频效应带来的不良影响,有助于提高变换器的工作效率。采用电磁仿真软件搭建变压器的3D仿真模型,进行仿真对比分析。最后,搭建了一台样机,实验验证了所提磁集成设计方案和绕组优化设计方法的正确性和有效性。     

应用N758绝缘纸优化立体卷铁心树脂绝缘干式变压器的绝缘结构

本文中笔者研发了一种新型变压器绝缘结构,应用新型导线绝缘包纸可以优化立体卷铁心树脂绝缘干式变压器的绝缘结构。介绍了F级立体卷铁心树脂绝缘干式变压器新型绝缘结构的研发及应用,并通过试验验证其性能的优越性。     

基于辨识模型的变压器故障诊断方法研究

提出了一种基于辨识模型的电力变压器绕组变形和铁心松动的故障检测方法。根据变压器的运行特点,结合其正常状态和故障状态下不同的振动特性,利用安装在变压器表面的振动传感器监测振动信号,对振动信号进行频谱分析,并根据振动特征频谱判定变压器中是否存在绕组变形和铁心松动故障,实例验证了该方法的正确性。     

630 kVA三相高温超导变压器的研制和并网试验

研发了630 kVA、10.5 kV/0.4 kV三相交流高温超导变压器，并成功进行了并网试验运行。该变压器导线采用多芯Bi2223/Ag不锈钢加强高温超导带材；高压绕组采用多层圆筒式结构，层间置有绝缘和冷却通道；低压绕组采用并联饼式结构。铁心采用非晶合金材料，为三相五柱式结构。绕组置于环形带有室温孔径的玻璃钢低温杜瓦中，以保证铁心处于室温环境。超导线的绝缘利用自主开发的包扎机以聚酰亚胺薄膜采用双半叠包工艺进行绝缘包扎。经过对该变压器进行基本性能测试，满足并网试验运行要求。     

光伏逆变用非晶合金铁心升压变压器工艺与分析

针对长期低负荷运行状态的光伏发电系统,介绍了空载损耗性就地升压非晶合金铁心变压器。结合光伏发电系统的运行特征,对绕组分裂形式、联接组标号进行分析,提出铁心设计、温升和绝缘水平修正、绕组绕制工艺、引线工艺等技术要点,对该变压器的工程设计具有较好的指导作用。     

变压器材料的温度特性对绕组频率响应的影响

研究冷轧硅钢片铁心磁性能和油纸绝缘介电性能对绕组频率响应的温度效应。推导稀疏线圈在有铁心和空心时的阻抗差异与铁心复磁导率,以及绝缘材料的阻抗与其复介电常数的频率依赖关系。在频率范围从1k Hz到1MHz对铁心复磁导率、油和纸绝缘复介电常数和模型变压器两种绕组的频率响应进行从110℃自然降温到30℃的试验研究。获得铁心复磁导率、油和纸绝缘材料复介电常数随温度变化的规律,探讨了纸占比对油纸复合绝缘介电特性的影响,讨论铁心和油纸绝缘单独作用时绕组频率响应特征的变化趋势。进而用变压器这2种材料温度特性结合绕组等效电路解释了模型变压器层式绕组和饼式绕组的频率响应随温度变化的特征,认为绕组等效(合成)电感与等效电容的乘积变化最终决定了(反)谐振频率移动方向。为了正确地解释变压器绕组频率响应,应密切关注绕组变形试验时的温度。     

一种兼具屏蔽效能的变压器平衡绕组技术

针对现有绕线式变压器平衡绕组方案需多次试错调整、且难以兼顾电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)特性和电气性能的问题，文中分析平衡绕组设计存在误差的原因，提出一种兼具屏蔽作用的平衡绕组技术，通过加入结构简单且容易实施的改进型平衡绕组，能够有效地抑制反激变换器在传导干扰频段的共模噪声。文中定量地分析变压器传输路径上完全消除共模位移电流的机理，给出改进型平衡绕组的设计准则。实验结果表明，在变压器绕组交错排布的情况下，只需在变压器中加入一层兼具屏蔽作用的平衡绕组，即可达到显著的共模干扰抑制效果，有效降低了变压器EMI特性优化设计的实施难度。     

配电变压器质量对其抗短路能力的影响

通过对10kV配电变压器发生短路时所产生电磁力的分析，明确了配电变压器在发生短路情况下，造成绕组线圈变形、绕组上下窜动、绝缘垫块脱落、铁心夹件变形、铁心叠片接缝变大和导线接头断裂及开焊等破坏，主要是由于变压器质量不好造成的，并就制造厂的工艺水平、人员整体素质加强变压器验收等方面提出了相应的措施。     

电流耦合型高压开关电源

高压开关变压器和整流器是高压开关电源的设计难点,现提出一种电流耦合型高压开关电源方案,其特点是由变压器和整流器一起构成高压变压整流组件.变压器的初、次级采用了全串联结构,使变压器的铁心、次级绕组和整流器均浮动在高电位;初级绕组浮动住低电位,较好地解决了高压绝缘等问题.采用这种设计方法的高压开关电源实现了模块化、组合化,可组合出各利电压和功率量级的全开关高压电源,有着广泛的应用前景.为验证该方案的正确性,给出了30kV/50kW的电流耦合型高压开关电源的实验结果.     

电力变压器绕组短路力三维动态仿真

针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场瞬态分析方法对其绕组进行计算以获取每个线饼上的瞬态短路电磁力,之后采用电磁场与结构场耦合的方法对绕组及垫块进行三维结构场瞬态分析以获取每个线饼及垫块在短路过程中的变形及应力分布情况,本文分析了一台电力变压器,建立了由铁心、绕组、垫块、撑条组成的电力变压器器身振动的仿真模型。该方法有助于更准确计算变压器绕组在短路过程中内部磁场分布规律及线饼、垫块在电磁力作用下的变形及应力分布情况,为研究类似问题提供了依据。