变压器绕组轴向预紧力对绕组轴向振动特性的影响

根据变压器绕组的实际结构特点,建立了绕组轴向振动数学模型,研究了变压器适中时绕组轴向振动的非线性特性,分析了不同绕组预紧力下线饼轴向位移量、绕组对端压板的作用力随 适中电流、绕组分接区大小的变化规律。     

稳态条件下变压器绕组轴向振动特性及其影响因素

为了研究变压器绕组振动的影响因素,建立了10 kV/400 V电力变压器的有限元模型,利用Maxwell以及ANSYS Workbench等软件的辅助,对变压器绕组在稳态运行条件下的振动特性进行了仿真计算,并将结果同实测数据进行对比验证。针对绕组轴向振动数学模型中的弹性元件—绝缘垫块开展了力学特性影响因素试验,并进行了变压器温升试验和绕组松动试验、以及大量现场振动普测数据的统计学分析,分别得到了绕组轴向振动特性随其预紧力、温度、老化程度的变化趋势。结果表明,绕组预紧力增大时,变压器箱体振动频谱中的基频及高次谐波分量均减小;变压器振动随油温升高呈线性增长;变压器运行年限对其振动基频分量影响较小,但随着运行年限的增长,变压器箱体振动信号谐波畸变率升高。     

大型电力变压器绕组轴向非线性振动研究

建立了变压器绕组安匝不平衡时轴向非线性振动数学模型 ,计算分析了短路条件下绕组轴向振动位移、振幅、相位随时间的变化规律 ,讨论了轴向预紧力等因素对绕组轴向动态特性的影响。说明保持绕组轴向压紧可以增强绕组的轴向稳定性和对短路的承受力。     

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。     

电力变压器的有限元建模与绕组松动分析

为了研究预紧力大小与变压器绕组松动缺陷的关系,通过有限元分析了不同预紧力对变压器振动信号的影响。利用三维绘图软件Pro/Engineer绘制变压器模型,导入有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态分析和谐响应分析,并分别与激振实验和短路试验的结果进行比较,得到了变压器固有频率随着预紧力降低而减小的结论。进一步研究发现,施加激励力后预紧力的变化对振动信号也有较大的影响,变化趋势由不同位置处的结构决定。将100 Hz基频振动信号作为分析对象,研究其随预紧力变化的规律,并分析绕组的松动程度。仿真和实验结果的对比验证了所建模型的正确性及通过有限元模型对变压器绕组松动进行仿真的可行性。     

基于有限元模型的变压器绕组松动研究

为了研究预紧力大小与变压器绕组松动的关系,通过有限元分析了不同预紧力对变压器振动信号的影响。绘制变压器模型并导入有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态分析和谐响应分析,得到了变压器固有频率随着预紧力降低而减小的结果,而施加激励力后,预紧力的变化对振动信号也有较大的影响,其变化趋势由不同位置处的结构决定。因此可以通过计算变压器在不同预紧力时的振动响应特性,并与历史数据比较,从而判断绕组是否发生松动。     

短路条件下电力变压器绕组轴向振动等效单自由度分析

建立了变压器绕组安匝平衡时轴向振动等效单自由度分析数学模型 ,研究了绕组轴向振动动态特性 ,讨论了轴向预紧力、绝缘垫块性能等参数对绕组轴向动态特性的影响。文中所得结论为增强变压器绕组轴向稳定性提供理论依据。     

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。     

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。     

不同预紧力下变压器绕组轴向振动模态分析

根据电力变压器绕组的轴向振动的弹簧质量系统数学模型并考虑了电力变压器绕组的轴向振动的非线性特点,建立了轴向质量、弹塑性绝缘垫块和夹件组成的电力变压器绕组的模态仿真系统,给出了电力变压器绕组在不同预紧力下的轴向振动模态分析的方法,得出每一阶模态具有特定的固有频率和模态振型.指出了电力变压器绕组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,并通过有限元软件ANSYS进行仿真分析和瞬态激振法进行实验验证.结果表明,仿真计算和实验数据相符合.建立了绕组的不同预紧力与固有频率变化之间的关系数据库, 为电力变压器绕组结构设计时固有频率避开轴向电磁力的频率提供了理论和实验依据.     

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。     

基于振动的变压器绕组松动缺陷诊断方法

将理论与实验相结合,对变压器绕组松动缺陷诊断方法进行研究。理论上定义了基于预紧力的变压器绕组松动缺陷特征值,该特征值与变压器绕组预紧力之间存在规律的单调区间,提出利用该关系进行缺陷诊断,该方法不受电流影响,因而适用于负荷波动下的在线监测。在实验中采用应变片桥式电路测量预紧力,施加不同的预紧力进行绕组松动缺陷设置。利用锤击法测算油箱固有频率,考虑预紧力变化对油箱固有频率的影响,以不受共振影响的测点为有效测点。分析不同预紧力大小、不同电流情况下变压器有效测点信号的特征值,确定故障阈值与预警阈值,实现绕组松动缺陷诊断以及缺陷相定位。     

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。     

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。     

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。     

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     

基于振动模型的变压器绕组变形特性研究

研究变压器绕组变形下的振动特性。介绍了目前常用的变压器绕组变形检测技术,对振动法检测技术的研究现状、存在问题进行了总结。通过分析变压器铁心和绕组的振动机理,建立了绕组的振动模型,对不同预紧力影响下的绕组振动进行了计算。计算结果表明绕组预紧力减小将导致绕组松动、绕组刚度减小以及振幅增大。通过检测由绕组或铁心引起的振动,可以判断绕组或铁心的松动情况。计算结果可为振动检测系统的设计和振动图谱的分析提供参考。     

轴向预紧力对特大型变压器绕组振动的影响

建立了变压器绕组轴向振动模型,计算分析了不同轴向预紧力条件下绕组对压板作用力及线饼位移分布的变化规律。     

基于有限元分析法的220kV变压器优化设计研究

以220 kV变压器为研究对象,利用有限元模态分析法,研究变压器绕组固有频率与轴向预紧力之间的关系,并确定变压器绕组在生产过程中最优预紧力值。结果表明:变压器绕组轴向预紧力的变化对固有频率有较明显的影响,绕组的固有频率随着预紧力减小而降低。随着预紧力的降低,绕组结构松散,固有频率逐渐趋近100 Hz。因此,确定最优的变压器绕组预紧力能达到避免变压器在实际运行中共振的发生。     

基于“磁–机械”耦合场理论的电力变压器绕组振动特性研究

为进一步理解和掌握变压器绕组的振动特性,通过建立实体变压器的三维有限元分析模型,使用超弹性Mooney-Rivlin模型模拟变压器绕组垫块的非线性材料特性,基于"磁–机械"耦合场理论实现了变压器运行过程中由电动力激励到绕组振动响应的全过程仿真分析,得到了变压器绕组在电磁力激励下正常与松动状态下的振动特性。对某35 k V电力变压器振动特性的测试结果表明,变压器绕组振动波形的计算结果与直接布置于绕组上的光振传感器的测试结果吻合良好,验证了计算结果的正确性。此外,变压器绕组松动即预紧力的下降相当于垫块材料刚度的增加,此时,绕组振动信号中的100 Hz分量及其倍频均随之增大,但增幅各异。研究结果可为变压器绕组结构优化及绕组变形振动检测法提供重要依据。