直流偏磁磁场对硅钢片磁致伸缩特性的影响分析

直流偏磁条件下电力变压器铁心的振动噪声明显加剧,铁心的磁致伸缩效应是其主要原因之一。目前有关直流偏磁磁场对硅钢片磁致伸缩特性的影响规律尚不完全清楚,亟需从实验测量角度定性地分析其影响规律,为建立有效地减小电力变压器铁心振动噪声的方法提供参考。该文在一台精度为10nm/m的激光位移磁致伸缩测试系统上,对不同直流偏磁磁场下取向硅钢片的磁致伸缩特性进行实验研究,对比分析交变磁化及直流偏磁磁化在磁场饱和前后对磁致伸缩波形形状、峰峰值的影响规律,并将测量结果应用于一台电力变压器铁心的振动位移分析。结果表明:直流偏磁磁场使磁致伸缩回环失去原有的对称性,这种影响会随着磁场饱和程度的增加逐渐减弱;随着偏磁磁场的增加,磁致伸缩峰峰值增大,硅钢片的形变加剧。     

一种直流换流阀饱和电抗器的改进方案

针对直流换流阀电抗器运行时因工作磁通密度大范围变化引起的电磁振动、噪声及发热问题,提出一种可控直流偏磁的改进方案,即通过控制铁心饱和程度,减小工作磁通密度变化量的方法,达到了抑制磁致伸缩引起的振动和噪声、减小铁损引起的发热、缩短电抗器电流饱和时间的目的。首先阐述了改进方案原理,然后利用基于J-A理论的非线性电感和理想变压器建立改进后阀电抗器模型,在Simulink中仿真不同直流偏磁电流下的电抗器工作状态,最后进行了实验验证,表明了该改进方案的有效性。     

双级磁阀可控电抗器振动特性试验研究

磁致伸缩效应是变压器、电抗器铁心振动的主要原因,文中基于内能机械能守恒理论,分析了双级磁阀可控电抗器铁心正常运行和含有直流分量时的振动机理,并通过搭建振动试验测量平台,测量了电抗器正常空载情况下铁心上不同点振动加速度,分析了相应的振动特性。进一步对直流偏磁情况下的双级磁阀可控电抗器振动特性进行测量。结果表明:电抗器铁心振动随直流分量的增加而增大,波形畸变程度加剧,各次谐波都呈现增加趋势,且增幅各异。研究结果验证了双极磁阀电抗器铁心直流偏磁振动特征,同时为后续的减振降噪提供了试验基础。     

直流偏磁下变压器铁心搭迭区域电磁振动的分析

取向硅钢片的磁致伸缩特性是引起变压器铁心振动的主要原因,同时叠片铁心拐角搭迭区域的电磁力也会影响铁心振动,另外,直流偏磁会加剧铁心的振动。本文考虑直流偏磁工作状态的影响,针对铁心搭迭区域的电磁振动进行了分析。以定制的方圈铁心为研究对象,建立了包含搭迭缝隙的三维仿真模型,通过仿真计算得到了直流偏磁条件下不同时刻的应力和位移分布,进而分析了直流偏磁条件下由磁致伸缩力和电磁力引起的铁心振动。最后对实验室中的方圈铁心展开了直流偏磁下的振动实验,实验结果证明了仿真结果的正确性。研究结果表明,在直流偏磁条件下,对搭迭区域进行振动分析需要建立包含搭迭缝隙的三维仿真模型,同时也应该考虑电磁力对铁心振动的影响,此外,直流偏磁会使励磁电流发生畸变,铁心磁场周期分布不对称,变压器铁心搭迭区域振动增强,振动的高次谐波和奇次谐波含量增加。     

考虑磁致伸缩效应的可控饱和电抗器电磁振动分析

可控饱和电抗器由于其优良的工作特性,在电力系统和有色冶金等多种行业得到了广泛的应用。作为补偿用电设备,可控饱和电抗器能连续不断地调整其电抗值,改变其容量。由于可控饱和电抗器铁心结构的特殊性及交直流共同作用的工作特点,铁心的振动噪声较大,其振动噪声问题成为可控饱和电抗器应用发展的制约因素之一。本文基于开源型有限元分析软件建立了磁路-机械耦合模型,考虑电磁力与磁致伸缩效应作用,完成了不同工作状态下铁心磁场和振动的数值分析,得到了其磁场、振动的分布情况,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据和计算方法。     

基于三维磁特性电抗器电磁振动分析

为准确分析评估电抗器电磁振动噪声大小,准确的三维磁特性是开展计算分析的数据基础。在利用课题组研发的测量电工磁性材料三维磁特性的装置测量获得无取向硅钢立方叠片三维磁特性的基础上,对饱和电抗器电磁振动进行了计算分析。首先考虑磁各向异性和磁致伸缩效应,确立了电抗器磁机械弱耦合分析模型;其次对饱和电抗器样机实例模型进行了分析计算,并将计算结果与不考虑三维特性进行比较分析;最后对电抗器样机进行了振动测量实验,并将测试结果与分析结果进行对比分析,总结三维磁特性在提高计算分析样机电磁振动准确度的贡献。     

裂心式磁控电抗器的偏磁特性分析

从裂心式磁控电抗器的结构与电路入手,分析了直流偏磁实现的原理,推导出各种工作状态下各支路的电流表达式,继而得到柱电流随直流偏磁电流改变的波形,最后通过实验波形,验证了理论分析的正确性：直流偏磁逐渐增大,铁心趋于饱和,相电流波形越接近正弦波,谐波含量越来越小。     

直流偏磁下500kV单相变压器振动噪声的试验研究

直流偏磁是电力变压器的一种非正常工作状态,直流流入变压器后将在铁心中产生直流磁通,导致变压器铁心出现半波饱和、励磁电流严重畸变、局部过热、振动噪声增加等一系列问题,并且大容量单相自耦变压器更易受到直流偏磁的影响,对电网的安全稳定运行产生了严重的威胁.该文利用两台参数一致的250MV·A/500kV变压器分别进行了空载和负载直流偏磁试验,对变压器直流偏磁下的电压畸变率、励磁电流、振动和噪声进行测量,并分析研究其直流偏磁下的变化趋势、分布规律和频谱特征.试验结果为大型变压器在实际运行情况下的直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁下的振动噪声特性研究提供参考依据.     

直流偏磁下叠片铁心磁致伸缩的实验测试与分析

电工钢片磁致伸缩效应是引起变压器铁心振动,并产生噪声的主要原因之一,直流偏磁的存在加剧了铁心的磁致伸缩形变。基于爱泼斯坦方圈装置开发了电工钢片叠片结构磁致伸缩特性测量系统,测量并分析了取向电工钢片叠片结构在不同直流偏磁磁场、磁化角度及磁化强度下磁致伸缩主应变大小和方向的变化情况,对比分析了单片电工钢片与其叠片结构磁致伸缩特性的差异,讨论了直流偏磁磁场对叠片结构磁致伸缩特性的影响,并建立了材料磁致伸缩特性数据库。基于上述测量数据,计算了直流偏磁下单相变压器铁心模型的磁致伸缩应变,并与实测值进行了对比验证,为直流偏磁下变压器铁心振动噪声的研究奠定基础。     

直流偏磁对变压器振动噪声的影响

取向硅钢片的磁致伸缩特性是引起变压器振动噪声的主要原因,并且直流偏磁在很大程度上加剧了变压器的振动噪声。本文首先测量了取向硅钢在不同磁密下的磁致伸缩蝴蝶曲线族,研究了轧制方向(RD)和垂直轧制方向(TD)磁致伸缩的特性,同时研究了直流偏磁对磁致伸缩特性的影响,然后用平均磁致伸缩曲线来模拟取向硅钢片的磁致伸缩特性,并将其应用到直流偏磁条件下一台160k V·A干式变压器空载振动的有限元计算。最后实验测量了直流偏磁条件下变压器铁心不同位置的空载振动,以及随着直流偏磁的增大,噪声声压级的值。综合有限元计算和实验测得的空载振动噪声值,分析了直流偏磁对变压器振动噪声的影响。     

HVDC阳极饱和电抗器阻尼弹性体降振降噪试验研究

高压直流输电换流阀中由阳极饱和电抗器引起的振动噪声问题直接关系到系统的稳定运行和环境友好性,目前对阳极饱和电抗器的阻尼弹性体降振降噪研究较为匮乏。以锦屏—苏南±800k V/4750A高压直流输电工程使用的阳极饱和电抗器为试验对象,取出阳极饱和电抗器中一对铁心并缠绕激励线圈,测量了一对铁心在不同激励下的振动噪声。同时为降低铁心的噪声,对铁心加装阻尼弹性体降噪,并采用相同的激励对阳极饱和电抗器铁心的振动噪声进行测量,分析比较测量结果,得出阻尼弹性体对铁心的降振降噪效果十分明显。此研究结果对阳极饱和电抗器以及高频设备降振降噪研究具有参考价值。     

变电站铁心电抗器振动与可听噪声研究综述

文中对近年来铁心电抗器振动与噪声的研究进行了总结。考虑电抗器铁心材料及结构特点,得出硅钢片磁致伸缩效应、铁心饼间电磁吸引力及绕组受安培力作用是引起电抗器振动的主要因素。分析电抗器铁心振动时位移和加速度情况,测量超/特高变电站内电抗器设备噪声的声级及频谱分布,得出影响电抗器振动与噪声的主要因素包括激励源大小、选材及制作水平和安装运行环境。通过开发高效隔振器及高性能隔声装置能够有效减弱电抗器振动传递与噪声传播,设备主要材料及结构改进也能在一定程度上降低设备运行时的可听噪声。     

单相变压器直流偏磁及抑制措施分析

直流偏磁会导致变压器噪声增大、振动加剧、局部过热,并向电网中输入大量谐波,影响继电器保护装置的正确动作等不利影响。因此,研究直流偏磁对变压器的影响及其抑制措施具有重要意义。本文利用有限元分析软件Maxwell 2D,建立了单相变压器的瞬态电磁场分析模型,分析对比了铁心及铁轭在不同直流入侵情况下的内部磁场变化。根据统一磁耦合电路(UMEC)模型,利用PSCAD仿真分析了不同直流偏磁下,变压器的空载励磁电流谐波特征。同时,研究了自激补偿法及外加直流源补偿法对直流偏磁的抑制效果。结果表明:变压器发生直流偏磁时,漏磁通增大,导致铁心发热,发热量最高点出现在铁轭与铁心交接处。自激补偿法及外加直流源补偿法对直流偏磁有较好的抑制效果。     

直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析

变压器中性点流入直流电流时,在变压器内部会产生直流偏磁现象。单相变压器具有独立的磁回路,因此磁阻比较低,较小的直流电流就可以引起磁饱和,直流偏磁现象在单相变压器内部产生的影响比较明显,因此文中基于场路耦合有限元法,对一台容量为240 MVA的单相电力变压器在不同直流偏磁水平下的空载运行状态进行了仿真计算,分析了直流偏磁量对变压器励磁电流波形、谐波含量以及磁场分布的影响规律。在此基础上建立了变压器铁心的多物理场耦合有限元模型,对铁心在直流偏磁前后的振动噪声进行了对比分析,并提出通过分析变压器所允许的最大声压级,来预估产品所能承受的最大直流量,对变压器的结构设计具有一定的指导意义。     

直流偏磁下单相变压器铁心实验模型局部磁致形变测量与模拟

电工钢片的磁致伸缩效应是变压器振动噪声的主要来源之一,实际工况下变压器铁心的磁致伸缩特性比单片电工钢片的特性更为复杂,而直流偏磁的存在会加剧铁心的形变。为了进一步掌握变压器铁心的磁致形变特征,该文直接对单相变压器铁心局部应变进行实验测试,开发并搭建叠片结构的单相双柱变压器铁心磁致伸缩测试系统,测试并分析不同磁化方式下不同局部区域的磁致伸缩特性,讨论直流偏磁磁场对铁轭以及芯柱磁致伸缩性能的影响,分析夹件位置和夹紧力对变压器铁心磁致伸缩的影响。基于实验测试数据,从工程应用角度提出直流偏磁下基于BP神经网络的叠片铁心磁致伸缩模拟方法。研究结果表明,实际工况下变压器铁心拐角区域由于旋转磁场的存在导致磁致伸缩增大,适当的夹紧位置和夹紧力可有效降低铁心磁致伸缩应变,神经网络法能较好的模拟直流偏磁下变压器铁心局部的磁致形变特性,更适用于工程实践。     

直流偏磁下并联电抗器的振动仿真与试验研究

并联电抗器在输电系统中发挥着至关重要的作用，能为输电线路提供无功补偿，改善输电线路的质量。但是在现场运行时，并联电抗器会产生较大程度的振动与噪声，严重时甚至会危及户内变电站楼层安全。为此基于并联电抗器的振动效应，探讨不同直流偏磁下电抗器的振动变化规律。首先通过COMSOL有限元仿真软件搭建电抗器有限元模型，分析不同直流量注入下电抗器铁心的磁通密度分布规律，进而分析其应力与应变的变化趋势。然后通过实际建立电抗器振动测量系统，获取电抗器的实际振动加速度曲线并进行频谱研究，从侧面证明了提供的电抗器模型的有效性，为电抗器的减振降噪技术提供了有力依据。     

基于低磁致伸缩磁材的低噪声电抗器研究

10 kV干式铁心并联电抗器振动噪声问题突出。文中从干式铁心并联电抗器结构着手分析其振动噪声,确定开气隙硅钢材质铁心的磁致伸缩和开气隙所带来的磁路不均匀为振动噪声的主要源头;文中研制了低磁致伸缩系数且具有低损耗的铁硅软磁粉心,并制作了同容量硅钢铁心、混合铁心和全粉铁心3个对比电抗器样品,测试结果显示混合铁心和全粉铁心电抗器噪声均不超过50 dB(A),远低于硅钢铁心电抗器的65 dB(A)。     

直流偏磁条件下变压器励磁电流的实验与分析

直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验与分析是研究变压器直流偏磁电磁特性的关键问题。本文基于产品级的叠片铁心模型,模拟直流偏磁变压器铁心的实际工作状态;研究了因高压直流输电引起电力变压器直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验测量方法及其仿真计算与分析。提出并利用Matlab计算软件实现了直流偏磁励磁电流的工程解法,数值计算的结果证明了本文方法的有效性和正确性。     

变压器偏磁振动噪声特征分析与抑制

直流电流注入交流变压器会引起异常振动,以实际检测到的220 kV变压器噪声数据为基础,提取直流偏磁振动噪声频谱特征,对其振动机理进行理论分析。从设计可靠性、数据检测、噪声声级修正等方面对运行数据进行分析,得到噪声声级增加与直流电流、噪声频谱与直流偏磁噪声典型频谱关系,并给出直流偏磁限制措施与整改建议。     

基于特征提取映射的变压器偏磁多场响应

针对变压器偏磁状态下的振动噪声问题,研究直流扰动水平与噪声的映射关系。结合一种电磁-机械-声的多物理场耦合方法,构建变压器三维有限元电磁-机械模型,基于电磁-机械耦合原理计算变压器在偏磁效应下电磁参数与构件振动情况,并利用声学仿真模块计算变压器空间声压分布。以三相组式变压器为例,研究多种交直流混杂模式下变压器电磁、振动及噪声变化情况,总结其模-态特征及变化规律。搭建动模实验平台,测量变压器构件振动和噪声参数,并将其与仿真数据进行对比,验证文中方法与结论的正确性。最后建立变压器偏磁状态下直流扰动水平与噪声参数的映射关系,利用可量测参量表征不可量测的异常信息,进而为偏磁监测、评估与抑制提供支持。