稳态条件下变压器绕组轴向振动特性研究

根据电力变压器绕组的实际结构特点及绝缘垫块的力学特性,建立了绕组轴向振动的等效数学模型,研究了变压器在稳定运行条件下,绕组轴向振动的特性.分析了压紧力大小与绕组固有振动频率以及绕组振动的加速度信号之间的关系,即:绕组压得越紧,其各阶次的固有振动频率就越高;随着压紧力的增大,绕组振动加速度呈现下降的趋势,说明了绕组压紧力的变化可以从其振动加速度信号幅值的变化中反映出来,从而为振动法在线监测变压器绕组状况建立了必要的理论依据.     

用机械振动频响法诊断大型变压器绕组松动

开展变压器绕组及铁心监测及诊断方法的研究,及早发现变压器绕组松动,避免突发事故具有十分重要的意义.利用机械振动频响法,通过对变压器的箱壁振动信号的测试和分析,对上海武威变电站220 kV变压器的绕组松动进行了测试分析,提出了诊断变压器绕组松动的新方法.     

绕组压紧力对变压器油箱振动特性影响的有限元分析

为了研究油浸式变压器箱体表面的振动特性,以及绕组压紧力对变压器油箱振动特性的影响,本文利用磁固耦合有限元方法进行了建模仿真。以一台110kV油浸变压器作为对象建立三维几何模型,进行磁场-结构力场的耦合仿真,计算分析了变压器油箱各处、各方向振动特性,比较了不同绕组压紧力对变压器油箱振动特性的影响,得出了变压器油箱振动信号的时、空、频特性。结果表明,油箱振动信号波形呈周期性变化,油箱正面Y方向振动最为明显,振动幅值最大可达1.0566mm;绕组压紧力增大会导致油箱振动幅值增大。本文研究可为变压器油箱振动特性研究提供理论和数据支持。     

110 kV 油浸式电力变压器噪声抑制措施研究

居民区和商业区附近110 kV油浸式电力变压器高分贝噪声污染已成为影响人们生活质量的一个突出问题。为此,在深入分析变压器本体噪声与非本体噪声产生及辐射机理的基础上,提出了一种融合铁心优化、绕组预紧力优化及箱壁增设隔音与吸音材料的110 kV油浸式电力变压器噪声综合控制与抑制方法。铁心优化与绕组预紧力优化从源头上降低变压器噪声产生水平,箱壁增设隔音与吸音材料阻隔变压器噪声辐射。搭建的110 kV大容量油浸式电力变压器噪声控制与抑制实验系统验证了该方法的正确性与可行性。     

基于振动的变压器绕组压紧状态评估方法

为实时评估变压器绕组压紧状态,对变压器振动问题进行研究。在绕组振动成分、振动传播路径和油箱表面振动成分的研究基础上,建立了变压器油箱振动信号模型。在瞬态激振实验中发现:相对于油箱正面测点,顶面测点更能体现油箱瞬态激振响应逐渐衰减的特征;靠近C相套管的顶面测点共振频段随压紧力减小而明显向左位移。进行短路实验,结合不同电流不同压紧状态下的大量实验数据,发现靠近C相套管的顶面测点振动信号共振谱峰分布与瞬态激振实验中共振频段分布较为一致,提出利用共振谱峰位移规律进行绕组压紧状态在线评估。该方法简单易行,只需监测油箱顶面振动信号,适应变压器负荷变化的运行环境,与电网没有电气连接,可以实现变压器绕组压紧状态在线评估。     

变压器振动波谱特征信号的判别方法研究

通过实测变压器的振动波谱信号,提出了识别位移特征的判据和布点方式,并用以分析绕组及铁心状态的嬗变过程。首先,利用压电式加速度振动传感器研制了振动信号测量装置,并用于提取变压器器身、冷却器的振动波谱信号。其次,针对测点及采样方式分析了不同振动源的传播途径、作用关系。最后,针对不同测点振动波谱信号的时域波形、频谱和加速度,总结铁心、绕组的压紧程度特征。实测结果显示,变压器振动波谱特征测试结果符合推算结果,可用于跟踪判断变压器铁芯、绕组的状态变化。     

基于CRP和RQA的变压器绕组压紧状态检测

为了掌握绕组压紧力状况,通过分析变压器表面振动变化情况,提出了基于交叉递归图(Cross Recurrence Plot, CRP)和递归定量分析(Recurrence Quantification Analysis, RQA)的绕组压紧状态检测方法。首先,从振动信号的递归特性出发,对多元和一元振动信号进行相空间重构。然后,分别采用CRP和RQA对相轨迹进行定性和定量分析,据此对绕组压紧状态进行检测。实验数据的分析结果表明,CRP中对角线结构的变化能定性反映出绕组压紧状态的变化,多元与一元振动信号的RQA度量能够分别从整体和局部角度对绕组压紧状态进行定量检测。研究结果为从非线性动力学角度监测绕组松动故障提供了理论依据。     

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。     

电力变压器绕组和铁芯的模态分析

为了研究电力变压器绕组和铁芯的振动特性,利用模态分析方法分析了不同预紧力对绕组轴向振动的影响及铁芯压紧状态对铁芯振动的影响;采用ANSYS软件建立了绕组和铁芯的模态仿真系统,通过有限元分析法获得了绕组预紧力与轴向固有频率之间的关系及铁芯压紧状态与固有频率之间的关系。     

应用有限元法分析变压器绕组固有振动特性

为进一步理解和掌握变压器绕组的固有振动特性,建立变压器绕组的三维有限元模型,给出变压器绕组正常与预紧力改变时的固有频率及其对应的振型。同时以某10 kV实体变压器绕组为试验对象,对其模态特性进行了测试分析。计算得到的变压器绕组固有振动特性与测试结果吻合良好,说明所建立的变压器绕组有限元模型的正确性。此外,变压器绕组正常状态时,前四阶固有频率对应的振型呈现不同的振动形态,且对称性较好。绕组预紧力改变时,变压器绕组各阶固有频率均随预紧力增大而增大,但增幅各异,高阶固有频率对预紧力的变化更为敏感。     

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。     

变压器油箱壁振动信号诊断绕组变形技术研究

文章对S11-M-500/35kV变压器A相绕组进行连续5次短路冲击试验(B、C两相未单独进行冲击试验),使A相绕组产生较其他两相更严重的形变,获取短路冲击前后变压器A相绕组对应油箱壁的振动数据。通过变压器油箱壁振动信号分析变压器绕组的变形程度,利用小波包分解原理,将振动信号分解到不同频段中,计算各频段的能量熵值,得出不同程度的绕组形变对能量熵值变化的影响。试验结果表明:与离线短路电抗法判断绕组形变相比,振动分析法小波包能量熵特征提取方法不但具有在线诊断绕组故障的优点,且更灵敏的体现出绕组状态变化,对及时反映绕组形变,对带电或在线监测判断绕组变形故障具有重要意义。     

大型变压器绕组轴向固有频率振动分布特性与试验分析

为了分析在线运行状态下变压器绕组固有频率的分布特性和在线识别绕组轴向压紧状态,根据圆环电流空间磁场分布,建立了大型变压器漏磁场的解析模型,分析了绕组安培力分布情况;然后对绕组每层线饼作静力分析,考虑预紧力、自身重力和轴向安培力稳定分量对变压器绕组固有频率的影响,分析了负载状态下绕组固有频率的分布特征;最后给出轴向安培力交流分量作用下变压器绕组的轴向受迫振动反应和由振动产生的动生电动势的成分。研究结果表明,轴向安培力稳定分量作用下变压器绕组固有频率分布特征为:绕组两端线饼的固有频率减小、绕组中部线饼的固有频率增大。在变压器绕组100 Hz的轴向振动与50 Hz的漏磁场作用下将产生阻碍磁通变化的150 Hz和50 Hz分量的动生电动势。     

应用复小波变换检测突发短路时的电力变压器绕组状态

突发短路时电力变压器箱壁的振动信号与绕组的运行状态密切相关。考虑到突发短路时变压器振动信号的强时变性和非平稳性,为了进一步提高振动分析法检测变压器绕组状态的准确性,本文引入复数小波变换法即Morlet小波对突发短路时变压器的实测振动信号进行时频分析,根据振动信号中的频域特征变化来判断变压器的绕组状态。结果表明:复小波变换算法能够准确地展示突发短路时变压器振动信号的频谱特性,时频图中100Hz分量和冲击总能量的大幅增加预示了绕组的松动,而高频分量的出现敏锐地反映出绕组变形的开始。与短路电抗法相比,振动分析法更能灵敏地反映出变压器绕组的变形故障。     

绕组振动信号监测法中测试位置的影响与分析

振动法能有效地检测变压器运行中的绕组状况。应用振动测试系统研究了不同负载电流和压紧状况下连续式绕组不同位置的振动信号以及测量位置对振动信号基频分量幅值的影响 ,还初步分析了压紧状况变化对不同位置的绕组振动信号的影响。基于此确定了可更好地提取振动信号特征向量的测试位置     

电力变压器绕组振动及传播特性研究

为进一步研究变压器绕组径向振动机理、绕组振动在油中的传播特性及规律,该文建立了基于欧拉梁的绕组径向振动及油中振动的传播模型,利用激光测振仪和振动加速度传感器试验研究了绕组径向振动、压板轴向振动特性,定义了功率传播比研究了不同电流下绕组振动的传递规律。对单相10kV电力变压器的研究结果表明,绕组的径向振动与压板轴向振动具有相同的数量级,两者对于振动的传播均有重要的作用;振动在油中传播过程中会因传播距离以及与油箱壁的入射角的增大而减弱对于油箱表面振动的影响,因此油箱表面振动主要受其相邻区域的绕组振动影响;轻载条件下,油箱表面的绕组振动主要来自于固体传播,而随着负载电流的增大,由变压器油传播而来的绕组振动功率增加;选择油箱表面靠近绕组振动强烈的区域进行振动监测可以获得较高的信噪比。研究结论可为基于振动分析法的变压器绕组机械状态检测方法提供依据。     

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。     

轴向预紧力对变压器绕组振动响应幅值的影响

通过对大型变压器绕组模型的理论推导和现场测试研究,分析绕组预紧力变化对变压器绕组振动响应幅值的影响。仿真和试验结果表明,当变压器绕组处于非共振状态时,绕组的振动响应幅值随着绕组预紧力的降低而增大,因此,可通过监测变压器绕组响应幅值的变化来判别变压器的绕组状态。     

变压器油箱表面运行变形振型特性研究

变压器油箱表面振动信号与其内部绕组及铁心的机械状况密切相关,对其进行测量及特性分析是诊断变压器机械故障的重要手段之一。传统的单点测量方式受油箱固有模态特性的影响,使得拾取的信号因测点位置不同而产生很大的差异,且随正常工况波动而变化,限制了该方法的进一步现场应用。该文首先提出变压器油箱表面运行变形振型(ODS)的测量方法;然后在空载及负载试验条件下,分别研究了不同电压和电流时变压器油箱表面的ODS特性,提出了利用振型相关系数(SCC)判断ODS变化程度的方法;最后研究了绕组压紧程度松动时变压器油箱的ODS特性。结果表明:不同测点加速度为多频率复合的周期稳态准同步信号,因各点信号相位相同或相反使得整个表面振动分布呈现波动形式,且不同频率最大振幅出现的位置也有所不同。加载电压及负载电流的变化会直接影响油箱表面振动加速度幅值,但并不影响整体形态,SCC接近于1,即各点间振动幅值比值不变,振动相位不变。与正常情况下相比,绕组松动时SCC远小于1,说明ODS发生了明显变化。该研究工作为基于振动信号的变压器绕组及铁心机械状态评估和故障诊断提供了一条新思路。     

变压器绕组的压紧力

电力变压器绕组的压紧力是个很重要的参数,它在很大程度上决定变压器短路时的强度.本文主要从变压器二次侧突然短路时,在轴、幅向机械力作用下绕组失稳的特点来讨论压紧力对绕组动稳定性能的影响,以及如何根据变压器的结构判断和掌握压紧力等问题,供安装、检修人员在变压器检查,大修时参考。