电力变压器绕组轴向振动稳定性分析

研究了变压器绕组的机电耦合振动稳定性问题,建立了变压器绕组轴向机电耦合的动力学模型。将变压器绕组的漏磁场简化成二维磁场,得到其解析解,采用机电耦合系统的Lagrange方程,分析得到变压器绕组机电耦合的非线性振动方程,以及简化的耦合振动方程。应用动力学理论分析载流的变压器绕组轴向振动的稳定性,得到了模型变压器绕组主要设计参数的稳定域和不稳定域,分析大电流引起变压器绕组失稳的机理。     

基于电磁-机械顺序耦合的变压器直流扰动振动特性研究

电力变压器直流扰动状态下励磁电流畸变、谐波含量增加,导致内部构件振动加剧,严重危害变压器的安全稳定运行.本文针对变压器直流扰动下电磁-振动特性变化问题,研究变压器直流扰动下绕组电流、励磁电流及振动加速度变化情况.建立变压器电磁-振动模型,分析机械振动机理,基于变压器电磁-机械顺序耦合算法,仿真分析不同直流扰动状态下的绕...     

稳态条件下变压器绕组轴向振动分布特性研究

振动法在变压器机械故障诊断中得到了越来越广泛的应用,文中研究了变压器绕组轴向振动特性,为振动法的研究建立必要的理论基础。文中介绍了基于质量—弹簧模型的变压器绕组轴向振动机理,搭建了基于压电式加速度传感器的变压器单绕组模型振动测试平台,探究了变压器绕组轴向振动分布特点,以及负载电流波动和绕组松动对其产生的影响。实验研究发现单绕组模型轴向振动近似呈U型分布,电流波动对绕组的振动分布无明显影响,绕组的松紧程度改变,绕组的振动分布发生明显变化。     

计及磁—机耦合效应的变压器绕组短路振动特性研究

变压器短路过程中线圈位置的变化可影响漏磁场和绕组受力。为研究绕组电磁力和振动之间的耦合作用,文中基于镜像法,建立了变压器绕组漏磁场和电磁力的计算模型,计算了短路冲击下漏磁场和电动力分布。基于绕组弹簧—阻尼轴向振动模型,研究线饼的位移对绕组受力的影响,构建了变压器短路振动的电—磁—机械耦合模型。最后分析了短路电流和压紧力对振动响应的影响。计算结果表明,考虑耦合后,振动信号在频域上表现出较高的分散性,相较于静态计算,动态计算短路力修正系数为1.196。文中提及的短路振动分析模型,有助于形成变压器抗短路能力的动态评估方法,有效提升在运变压器的运行可靠性。     

直流偏磁下的变压器振动仿真与试验

针对变压器实际运行中经常会出现振动异常现象的问题,结合变压器铁心和绕组的振动机理,给出了变压器铁心和绕组所受电磁力方程和位移方程。利用COMSOL电磁场模块中的瞬态电流源建立电场模型,然后选择感应电流单元以电场模型计算结果作为激励源建立磁场模型,实现第一次电磁场的耦合建模。利用结构力学模块中实体应力应变部分建立结构力场模型,将电磁场耦合计算出的电磁力结果作为载荷加到力场模型中,实现第二次耦合,并最终得到发生直流偏磁时变压器内部磁通密度、机械应力分布、张力分布以及位移场分布的变化规律。通过搭建变压器振动试验平台,验证了铁心振动仿真模型、绕组振动仿真模型的正确性。     

滤波电容器振动与噪声多倍频现象及其产生机理模型

一般认为,在高压直流输电系统中滤波电容器的振动与噪声频谱为谐波电流各频率之间的差频、和频及每个谐波的二倍频。但某些电力电容器在测试中噪声频谱与目前电容器振动噪声机理所预测的并不一致。为此对该现象进行了研究,旨在完善滤波电容器振动与噪声的产生机理。试验结果表明,在加载单频谐波电流时,电容器噪声呈现出2种频率特性:1)噪声频谱为谐波电流频的整数倍;2)噪声频谱为谐波电流的偶数倍。这种电容器噪声特性称为多倍频现象。基于Lagrange力学原理,构建双极板电容器振动的动力学方程。将电容器极板间的电势能作为一种非定常外势能作用,并近似到极板间距的二阶项来反映电场与振动间的耦合作用。通过求解动力学方程,得到与试验结果一致的振动频谱。研究发现,引起电容器出现多倍频现象的原因是电场力与极板振动间存在耦合作用。当加载电流频率或其2倍频与电容器本身固有频率很接近时,多倍频现象更加显著。     

基于电磁–机械耦合原理的变压器三相不平衡运行绕组振动模–态特征

针对变压器三相不平衡运行所造成的绕组不平衡受力振动问题,研究变压器在不同运行模-态下的绕组电流、内部漏磁及振动特性。基于电磁原理建立变压器模-态分析状态方程,通过电磁-机械耦合求解绕组振动加速度,在此基础上构建变压器三维有限元仿真模型。仿真分析不同运行模-态下端口电流、磁密分布以及受力振动,研究变压器电磁参数与绕组振动特性的变化及其对应关系。搭建动模实验平台,测量在不同条件下绕组电流及振动加速度。对变压器不平衡运行的研究结果表明,20%不平衡度条件下,不平衡相绕组受力及振动加速度可增加1倍,三相绕组的不平衡振动加速度相差约2倍,严重危害变压器内部结构的稳定性。     

变压器绕组振动特性仿真研究

为研究基于振动特性的变压器故障检测方法,从变压器绕组的机械稳定性研究出发,在对变压器绕组振动机理进行分析的基础上,通过建立变压器绕组机械动力学特性模型,对变压器绕组正常状态的振动特性进行研究,得到了变压器的固有振动特性,为进一步研究变压器绕组故障检测方法打下基础。     

变压器绕组振动特性仿真研究

为研究基于振动特性的变压器故障检测方法,本文从变压器绕组的机械稳定性研究出发,在对变压器绕组振动机理进行分析的基础上,通过建立变压器绕组机械动力学特性模型,对变压器绕组正常状态的振动特性进行研究,得到了变压器的固有振动特性,为进一步研究变压器绕组故障检测方法打下基础。     

变压器绕组轴向振动模型及固有振动特性影响因素研究

大型电力变压器绕组的固有振动特性影响其在短路冲击电流下的振动响应及抗短路能力。为了弄清楚固有振动特性与绕组机械参数间的关系,文中建立了计及压板和线圈的绕组轴向振动“质量—弹簧—阻尼”模型,提出了等效质量、刚度和固有振动特性的计算方法。在此基础上,分析了一台SFSZ8-40000/110变压器低压绕组的模态频率和振型,研究了垫块弹性模量、数量和端圈垫块厚度等因素对绕组固有振动特性的影响规律。研究结果表明,绕组各阶轴向振动模态频率之间满足倍数关系,各阶频率对应的振型为绕组不同位置线饼沿轴向的同向和反向振动;模态频率随垫块弹性模量、数量的增大而增大,端部振动位移随端圈垫块厚度的增大而增大。研究结论可为进一步计算绕组动态响应和抗短路能力校核提供重要依据。     

基于多重分形-贝叶斯融合算法的变压器绕组机械状态识别

针对变压器振动信号非线性特征及其绕组机械状态识别问题,该文引入多重分形与贝叶斯相结合的状态识别方法,搭建振动测试平台,采集配电变压器在不同负载电流下正常运行和存在绕组松动故障运行时的振动信号。运用多重分形理论对振动信号进行多重分形特征分析,提取出随变压器绕组机械状态变化明显的多重分形谱参数作为状态特征量,使用贝叶斯分算法对试验变压器状态特征量进行状态识别。研究结果表明:变压器振动信号具有较强的多重分形特性;多重分形谱参数αfmax、αmin在负载电流波动时变化不明显,绕组松动时变化明显;多重分形-贝叶斯算法能准确的识别出变压器负载电流变化时的正常状态与绕组松动时的故障状态,准确率都在98%以上,研究结论可为负荷多变情况下基于振动信号的变压器绕组故障诊断提供一种新思路和新算法。     

直流偏磁下变压器的振动噪音分析

分析直流偏磁对变压器造成的异常振动噪音规律是预防变压器故障的前提。为此,针对E型电力变压器,根据"铁心—绕组"模型分析了直流偏磁下变压器的振动噪音机理并利用Comsol搭建了电磁—振动—声场多物理场耦合模型,研究直流量大小、直流量从初级绕组流入和直流量从次级绕组流入两种情况下,直流偏磁对不同运行状况变压器的振动噪音规律和对绕组电压电流波形的影响。研究表明:直流量从初级绕组流入对空载变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组上的振动噪音加剧且振动噪音最大值分布在铁心上;直流量从次级绕组流入对短路变压器的影响最大,随直流量的增加铁心绕组振动噪音略有增加且振动噪音最大值分布在绕组上;绕组电压电流波形在直流量从初级绕组流入时畸变更加明显。因此进行直流偏磁防护时,直流量从初级绕组流入时以空载变压器为基准,直流量从次级绕组流入时以短路变压器为基准。     

基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法

通过分析变压器箱体表面振动信号的特点并进行大量试验发现,除基频分量能够反映故障以外,50Hz分量及其部分倍频分量、基频的倍频分量等新特征频率也能够反映故障。计及电流、电压、温度等运行状态量对基频振动信号的影响,提出基频折算模型。文中建立了变压器绕组变形故障诊断模型和基于该模型的诊断方法,不仅能够诊断出变压器绕组内部有无故障,还能判断其故障类型并进行初步故障定位。为了验证所提出的模型和方法,文中对实际变压器设置绕组变形故障,采集其监测点处的振动信号,经过消噪、折算处理,利用提出的模型和方法对实际变压器进行故障诊断,其诊断结果与实际故障一致,表明所提出的诊断模型和方法准确、可行。     

基于典型振动规律的干式变压器机械状态诊断

干式变压器在运行中受到电、热、机械等应力的共同作用,可能导致铁心松动和绕组变形等异常故障。振动分析法可以灵敏地反映铁心和绕组的机械状态,适用于干式变压器机械故障的检测。文中构建了干式变压器的有限元模型,仿真探究了干式变压器的振动机理与振动特性,发现干式变压器的绕组振动远小于铁心振动,正常运行状态下振动主要来源于铁心的磁致伸缩效应。文中搭建了干式变压器实验平台,采集并对比分析了正常工况和铁心松动状态下干式变压器表面的振动信号。发现随着铁心逐渐饱和,振动信号不再随电压平方呈线性关系增长,总振动信号峰值增长变快,基频振动信号幅值增长变慢。根据实验得到不同工况下干式变压器的振动信号频谱,发现可将振动信号的基频占比、高低频比作为诊断干式变压器机械状态的特征参量。     

基于电力变压器振动信息的绕组形变诊断方法

变压器绕组的机械形变为变压器安全运行埋下事故隐患,为此,提出一种基于振动法的变压器绕组机械状态诊断方法.诊断过程中,通过负载电流与振动信号基频进行拟合匹配初步判定绕组状态;采用小波包变换对变压器绕组不同状态下振动信号进行分析,以振动信号能谱熵作为特征输入向量;利用改进后的多分类支持向量机对特征向量进行训练与测试,实现了变压器绕组不同状态的分类诊断.通过对S 11-M-500/35型实际变压器绕组不同状态下进行负载试验,采集对应机械及电气参量数据,用所提出诊断方法对变压器绕组机械状态进行诊断,结果表明:在准确判断绕组正常及故障状态的同时,故障类型诊断结果准确率达到96.78％以上,从而验证所提出诊断方法应用于变压器绕组故障诊断的有效性和准确性.     

基于光纤测振系统的变压器绕组与铁心耦合振动特性研究

变压器绕组和铁心的振动决定了油箱振动和变压器整体的声辐射水平。以往研究忽略了因结构连接而引起的铁心和绕组之间的耦合振动,简单地认为铁心和绕组的振动相互独立、互不影响,因而所得结论并不能真实反映变压器内部的实际振动情况。为了全面了解油浸式变压器铁心和绕组的耦合振动特性,文中建立了基于光纤振动加速度传感器的试验平台,对一台三相50 kVA变压器进行了试验研究,获得了内部结构(绕组和夹件)在空载、负载和变负载条件下的振动特性。研究结果表明,变压器空载时,铁心振动向绕组传递引起绕组多频振动,绕组振动幅值大于夹件振动幅值;绕组在洛伦兹力作用下的振动幅值高于铁心夹件,表明绕组振动向铁心传递的能力较弱;内部振动的高频谐波取决于铁心磁通密度,具体表现为振幅随励磁谐波电流幅值的减小而减小。     

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。     

直流偏磁下变压器绕组振动特性分析

为了研究直流偏磁下变压器发生短路故障时绕组的振动特性,基于"电磁-结构"多物理场耦合分析的方法,建立了考虑绝缘垫块非线性特性的变压器三维有限元模型.通过仿真分析了不同偏磁电流下突发短路故障时绕组的短路电流及振动特性,结果表明:随着偏磁电流的增加,绕组短路电流、振动位移的幅值发生不同程度的偏移且低次谐波分量增加明显,并通过分布反馈光纤激光器测振系统对模型进行了验证.研究结果为分析直流偏磁对变压器振动特性的影响提供了一些参考依据.     

基于多物理场耦合方法的变压器绕组振动仿真与试验研究

为了研究电力变压器绕组的振动特性,针对S11-M-500/35型变压器,基于多物理场耦合仿真的方法,建立了电力变压器三维仿真模型,对电力变压器电场、磁场和结构力场进行耦合仿真.仿真得到变压器在一次侧通过额定负载电流的情况下,二次侧的电压、电流值,铁芯、绕组的磁场分布以及变压器器身的振动值.为了验证仿真模型的准确性,针对变压器样机进行额定负载试验,并测试变压器器身的振动信号.分析表明,仿真结果与试验数据吻合良好,为变压器的优化设计和故障诊断提供了依据.     

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。