用“场-路”结合法分析多分裂式机车变压器运行特性

运行于双流制下的电气机车,其变压器在直流供电时用作电抗器,为此,在设计上可能要降低用作变压器的部分技术指标。应用"场-路"结合法分析了一台运行于双流制下的四分裂式变压器用作变压器时的有关特性,即在磁场分析的基础上计算变压器多个绕组的电感矩阵,并用求解电路的方法计算多个工况下的高压绕组各支路电流分配关系及短路阻抗。分析表明:短路阻抗亦与厂方设计值较接近;与单一供电制式下仅用作变压器时比较,单个低压绕组运行时与之耦合最紧;多个绕组电感矩阵计算的正确性由变压器用做电抗器时的电感实测值得到验证;密高压绕组支路的电流分配系数略小。     

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计

为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题,基于组合式场路耦合分析,给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构,采用磁场能量法,二次开发出基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)的三维静态磁场专用分析程序,计算出多绕组电感矩阵,并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型,进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明,所提方法能够准确计算出多并联支路间电流分配,各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。     

基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算

为了有效地解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗计算时间长及多并联绕组间环流计算难等问题,结合由自感和互感描述的变压器等效电路模型,提出了一种基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及多并联绕组间环流的求解方法。该方法通过等效单匝电感矩阵求解出所有两两绕组间的短路阻抗,并结合复合短路阻抗的定义和端口条件,在Matlab软件中编写相应的通用计算程序,可一次性求解出任一所需的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流大小。最后,以某一实际12绕组变压器为例,采用所提方法对复合短路阻抗和环流进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,该方法能够准确地计算出各种短路工况条件下的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流情况,可以满足工程设计的要求。     

移相整流变压器漏磁场及电磁参数的工程算法

针对油浸式移相整流变压器具有轴向分裂与并联支路等的复杂绕组结构,首先,利用有限元场-路耦合方法建立了绕组三维漏磁场计算模型和相应的等效电路,并对非对称运行情况下的绕组三维漏磁场、各支路电流分布、短路阻抗等电磁特性参数进行了数值计算与验证分析,由此得到了移相整流变压器的电流分布规律;然后,在此基础上为移相整流变压器建立了有限元工程计算模型,并开发了对应的计算软件;最后,通过对多台典型产品绕组漏磁场及短路阻抗的计算结果与对应产品的实测值或三维计算结果的对比分析,表明绕组漏磁场分布正确、短路阻抗计算结果满足产品性能要求,因此,为移相整流变压器设计提供了方便、可靠的工程分析手段。     

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。     

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     

非晶合金牵引整流干式变压器漏磁场分析和短路阻抗计算

本文中作者利用三维有限元场-路耦合法,对变压器几种不同的运行工况下的短路阻抗、各并联支路电流分布进行了计算与验证分析。     

基于磁集成技术的变压器式可控电抗器的结构设计与分析

为了实现变压器式可控电抗器(CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计目的,基于磁集成技术,提出了阵列式磁集成CRT结构。通过分析此结构各绕组磁通关系以及建立其等效电路,推导出各绕组的短路阻抗与短路电流的计算式,并进行绕组短路阻抗与短路电流的举例计算。磁通分析与举例计算结果表明,所提出的阵列式磁集成CRT结构将控制绕组与限流电感集成在一起,将各控制绕组的短路电流维持在了额定值,在满足CRT"高阻抗"设计要求的同时减少了分立磁件数目;此外,随着后续控制绕组的投入,已经投入运行的控制绕组电流保持不变,即达到了各控制绕组间完全解耦的目的,满足CRT"弱耦合"的设计要求。     

变压器短路阻抗的测量及其电阻和电抗分量的换算

求变压器短路阻抗一般是将变压器的低压侧短路,在高压侧绕组上加一个电压,使绕组中的电流达到额定值。这样,试验电流为高压侧额定电流,相对于低压绕组额定电流而言较小,容易满足试验条件;测量的是高压侧阻抗电压,数值大,较准确。     

基于场路耦合法的高阻抗变压器设计与计算分析

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了3种不同绕组结构的高阻抗变压器设计;然后,应用基于场路耦合的有限元法和漏磁阻法分别对不同设计方案的短路阻抗进行计算分析,得出将高压绕组内置的方案对提高短路阻抗最明显,提高了124.56%。同时,通过两种方法计算结果对比验证了计算的正确性;最后,对不同设计方案引起的油箱及夹件的涡流损耗及损耗密度分布进行计算,研究在实现变压器高阻抗过程中对结构件损耗产生的影响。文中对今后高阻抗变压器的设计提供了一些思路。     

基于"场-路耦合"分析的超导变压器绕组环流计算

由于超导材料的零电阻特性,绕组各支路间漏电抗微小的不平衡将会引起较大的环流,环流的存在使得磁场分布不均匀,进而影响交流损耗和临界电流。本文应用有限元软件ANSYS,采用“场-路耦合”的方法,计算了低压绕组五种不同情形的环流。研究表明,从减小环流和改善磁场分布考虑,圆筒式绕组较饼式绕组更适合需多根导线并绕的情况。     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

电力变压器绕组状态实时监测算法

为及时发现电力变压器绕组变形等潜伏性故障,需要实时监测变压器绕组的状态。建立了变压器绕组的数学模型,利用变压器原、次边的电压、电流信号对变压器的短路阻抗进行在线辨识。其方法是:实时采集模型变压器原、次边的电压、电流信号后,针对电压、电流传感器采集信号的特点,应用小波变换除去噪声,再利用基于离散傅里叶变换的高精度相位识别法辨识各正弦量间的相位差,得到各负载情况下变压器绕组等效电路的短路阻抗。利用模型三相变压器搭建的变压器绕组状态监测平台进行实验,结果表明,变压器绕组未发生状态改变时,不同负载情况下短路阻抗的辨识差别不超过0.64%;若变压器绕组发生变形及匝间短路等故障,短路阻抗的变化量达到5.6%以上,证明所提出的监测算法是有效的。     

一起220kV变压器绕组短路损坏事故分析

介绍了一起由低压开关柜内部短路引起的220 kV变压器绕组损坏事故。为检查绕组损坏程度,进行了绕组电阻测试、油中溶解气体分析和扫频响应等试验,通过对试验数据分析得出变压器内部低压侧绕组发生严重变形且低压C相绕组存有断点,返厂解体结果验证了分析结论的正确性,最后对事故发生的原因进行了深入分析,并提出了采用半硬自粘换位导线等防范措施。     

干式变压器箔绕导体三维涡流场与附加损耗的数值仿真研究

针对干式变压器箔绕导体具有面积大、厚度薄和激励与感应电流共存的特点分析,建立了绕组三维涡流场与等效电路计算模型,并利用场—路耦合方法对铜箔和铝箔两个方案的绕组涡流场、短路阻抗与附加损耗等性能参数进行了数值验证和优化分析.计算结果表明了方法的合理性,并由此获得了绕组漏磁场、导体涡流损耗分布规律和优化设计方案,为干式变压器设计和预防局部过热提供了一种有效的分析方法.     

变压器绕组变形的综合诊断分析

电力变压器遭受短路冲击后,应尽快判别绕组损坏情况.利用频响分析法、短路阻抗法、绕组电容量法,结合绝缘油色谱分析、绕组直流电阻测试和电压变比测试等试验对一遭受短路冲击后的变压器绕组变形情况进行综合诊断分析.经验证,综合分析结果与实际情况一致.     

大型电力变压器低压侧绕组直流电阻测试新方法

介绍了测量大型变压器低压侧绕组直流电阻的几种方法,详述和分析了其测试过程和测量结果,并针对现有测量方法测量低压侧绕组直流电阻时的不足,综合助磁法和全压-恒流电源法,提出了基于这2种方法的一种新方法。在电路强制稳态的基础上,开始加全压(高压)以迅速提高线圈电流,缩短过渡过程,然后用恒流源稳定电流进行测量;助磁法是把高、低压绕组串联起来,通电流测量,由于高压绕组的匝数远比低压绕组匝数多,借助于高压绕组的励磁安匝数,用较小的电流就可使铁芯饱和,从而使绕组电感大为减小,以缩短测试时间,而达到快速测试的目的。     

220kV变电站变压器低压侧短路电流控制措施分析

以留古220 kV变电站主变压器低压绕组损坏为例,介绍各种接线方式下变压器低压侧短路电流状况,分析控制变压器低压绕组短路电流措施的适应性及可行性,指出河北省南部电网在今后的变电站设计中应予以关注的问题。