抽水蓄能机组励磁绕组匝间短路漏磁检测研究

抽水蓄能机组定子铁心背部漏磁场可有效反应励磁绕组的运行状态,通过对励磁绕组匝间短路前后的漏磁特征进行研究,以实现对其匝间绝缘健康水平的在线监测。首先,推导励磁绕组健康状态与匝间短路状态下的漏磁表达式,得到不同状态所对应的磁密特征谐波;其次,搭建发电容量为278 MVA的抽水蓄能机组二维有限元仿真模型,据此分析匝间短路故障前后径向漏磁及切向漏磁时/频域特征的演变规律,并得到空载工况的径向、切向漏磁峰值分别为111、102μT,负载工况的径向、切向漏磁峰值分别为115、112.5μT,可为漏磁传感器选型提供参考;最后,通过在同步发电机定子铁心背部加装磁通门传感器,采集不同匝间短路程度下的径向、切向及轴向漏磁信号,获其空载工况峰值分别为51.9、40.4、28.2μT,负载工况峰值分别为56.5、47.3、38.4μT,动模机组监测结果证明了,漏磁信号时域特征波形及频谱特征谐波变化可有效表征励磁绕组匝间绝缘健康水平,为励磁绕组匝间短路状态监测拓展了新的技术路径。     

基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。     

铁心窗口内外的绕组漏磁场仿真研究

以一台型号为ODFPS-250000/500电力变压器为例,应用有限元分析软件对铁心窗口内外的绕组漏磁场进行了计算与分析,得到了绕组辐向磁密和轴向磁密的分布规律。     

变压器匝间短路故障工况下的漏磁特性分析

针对变压器差动保护和重瓦斯保护无法灵敏和快速判别变压器轻微匝间短路故障的问题,研究了变压器正常运行与不同匝间短路情况下的漏磁分布特性。首先,推导了变压器绕组在空间中的磁密分布公式,分析了变压器正常运行时的轴向漏磁分布对称性规律;然后,搭建了“场-路”耦合110 kV三相变压器三维模型进行仿真验证,分析变压器在正常运行、不同故障绕组、不同匝间短路位置下的漏磁分布规律。最后,基于理论分析和仿真验证,提出了变压器内部漏磁传感器的布置方案,为基于漏磁信息的匝间短路故障辨识提供依据。     

双分裂高厂变绕组轴向失稳分析

从轴向力的角度对双分裂高厂变6kV一分支出口短路时绕组轴向失稳的原因进行分析，双分裂绕组轴向布置时当一分支出口短路另一分支绕组母线上接有大客量异步电动机而进出反馈电流时、由于磁场发生畸变使轴向分布安匝极不平衡．导致产生较太的轴向力，致使绕组轴向失稳；并提出建议：双分裂绕组采取径向布置。同时加强对轴向布置绕组动态力研究．并不可忽视振动的危害。     

基于故障漏磁分析的变压器短路阻抗特性研究

变压器绕组在受到短路冲击下,会出现明显的漏磁情况。通过软件仿真与实验验证的方法,对不同情况下绕组主空道处的漏磁情况进行分析,分别考虑轴向漏磁与径向漏磁下的磁场分布规律,总结变压器受到短路电流冲击的影响;对形变情况下的绕组进行分析,讨论其磁场分布情况与受力情况,对其抗短路能力进行探讨,结果证明形变后的绕组在两端位置更容易受到短路电流的冲击,需要利用相应措施加以防护,以保证电力系统运行的稳定。     

背绕式定子绕组高速永磁电机三维端部区域电磁场分析与计算

以一台117kW、60000r/min背绕式定子绕组的高速永磁同步发电机为例,建立电机三维电磁场全域数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件;采用有限元法,计算了电机空载及额定负载状态下端部区域的磁密分布,并与部分实测数据进行了对比。同时,以气隙磁密为主要研究对象,定量分析气隙磁密在端部区域的变化情况,然后对发电机端面附近区域的转子护套、气隙、定子齿顶及定子轭部磁密径向分量和轴向分量进行分析,给出了磁密径向分量和轴向分量沿电机轴向的变化曲线。最后,对高速永磁同步发电机不同转速下背绕式定子绕组端部漏磁场进行计算,研究端部漏磁随转速的变化关系。得到了一些有益的结论,为深入研究高速永磁电机提供了理论依据。     

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。     

基于有限元法的变压器漏磁场及电动力分析

基于有限元法系统地分析变压器在漏磁场中的短路受力情况。通过采用电磁场有限元法对变压器进行建模,分析变压器绕组的漏磁场分布情况及短路情况下线圈受到的电动力。研究结果表明,变压器在额定运行时的漏磁场分布特点为,绕组的轴向和径向上都有漏磁分量存在,但主要的是轴向漏磁通;在短路情况下,高-低压绕组受到不同方向的径向电动力,轴向和径向电动力在绕组上的分布有一定的规律性。采用有限元法计算的结果揭示了变压器绕组各部位的磁感应强度及电动力分布情况,分析结果为变压器抗短路能力校核提供了理论指导和依据。     

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。     

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。     

在线检测发电机转子绕组匝间短路的新方法

针对转子绕组匝间短路故障频发的现场实际情况,首先分析了隐极同步电机转子绕组匝间短路后励磁磁势的变化,采用气隙磁导法分析了电机气隙磁场,指出转子匝间短路故障使电机气隙磁场不对称,从而产生不均衡的磁拉力。由力的相互作用原理可知,该磁拉力不仅作用于转子,改变转子基频振动,同时还影响定子铁心的振动。随后对不平衡磁拉力引发的定子铁心的振动模态进行了分析,得出了转子匝间短路后定子铁心基频振动幅值增大的结论。最后在MJF-30-6故障模拟发电机组上进行了转子绕组匝间短路模拟实验,实验结果表明,可以通过定子铁心基频振动诊断隐极同步电机转子匝间短路故障。     

电力变压器内部短路故障对短路电抗的影响

根据电力变压器设计短路电抗的计算方法,研究了电力变压器内部各种短路故障对短路电抗的影响,指出了内部短路引起沿轴向安匝分布不均匀,从而增强了横向漏磁场分量。横向漏磁场对漏电感的作用是增加的。当内部短路发生在原边侧绕组时,虽然横向漏磁场分量增加了,但是原边绕组励磁总安匝数相对减少了,而且它引起漏电感减小的作用大于横向漏磁场分量增加引起漏电感增加的作用,所以短路电抗是减少的;当内部短路发生在线端短路的副边侧时,原边侧的短路电抗可能大于正常值。无论内部短路发生在何处,短路电抗均不等于额定值,其值之增加或减少随短路位置的变化是非线性的。     

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。     

迫压装置在大型变压器检修中的运用

我厂S7-2500-10/6主变压器运行中,变压器的受电柜跳闸,瓦斯继电器动作,经过分析判断为变压器线圈接地。对变压器进行吊心检查时发现,三相线圈底部均有不同程度的变形,绝缘遭到破坏,有两相线圈直接与变压器铁轭接触。 众所周知,变压器线圈绕组处于漏磁场中,绕组中的电流和漏磁场相互作用,在绕组中产生电磁力,其大小由漏磁场的磁密与电流的乘积决定,漏磁场的     

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性，首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征，计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式，然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征。并实测了MJF-30-6型模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号，与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系，指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样，也可作为诊断发电机绕组故障的依据。     

大型变压器绕组发生轴向错位的影响分析

利用有限元方法,对一台实际变压器短路强度试验产品进行了绕组漏磁场和短路力的计算,并模拟了该变压器绕组轴向错位对漏磁场和抗短路性能的影响,通过对比分析得到了一些设计参考结论。     

180MVA/220kV电力变压器负载损耗超标分析

以180MVA/220kV电力变压器负载损耗超标为例,利用漏磁场有限元软件对绕组涡流损耗进行了分析,讨论了变压器辐向漏磁对绕组涡流损耗的影响,提出了大型变压器磁势轴向布置原则.     

单相变压器首端匝间短路电磁振动特性研究

针对单相变压器首端匝间短路问题,研究不同匝间短路比例下电磁振动特性,利用电磁耦合原理建立变压器匝间短路状态方程,仿真模拟不同短路比例下电磁参数及振动加速度变化,结果说明在不同比例匝间短路故障下,短路绕组电流方向改变、幅值变大,未短路绕组电流改变较小;内部漏磁增加,且短路绕组对应区域漏磁增加明显;由于电流及漏磁增加致使绕组振动加剧,随着匝间短路比例的提高,变压器电磁参数及绕组振动加速度进一步改变。最后,搭建匝间短路动模实验平台,测量变压器首端不同比例匝间短路故障下绕组电流及振动加速度,对比仿真结果与实验数据,验证了建模的有效性及所得结论的正确性。     

背绕式定子绕组高速永磁电机电磁性能分析

为分析定子结构对高速永磁电机电磁性能影响,建立二维瞬态电磁场数学模型,电机磁场分布主要采用有限元法,分析传统绕组和背绕式绕组结构时的电机磁场分布和性能变化,研究高速永磁电机背绕式定子绕组感应电势的变化及轭部漏磁场对铁心磁密分布的影响,对比分析定子槽口对电机主磁路漏磁通影响及引起各种损耗分布变化。结果显示,背绕式绕组会增加绕组感应电动势,并使定子轭部负载磁密略微降低;通过合理设计槽开口,能有效减小转子涡流损耗。