基于 COMSOL 的变压器铁心振动声场分布的 有限元仿真

为了研究变压器铁芯振动噪声的分布情况,本文基于COMSOL的多物理场耦合计算分析一台200 kVA油浸式变压器铁芯振动的声场分布。首先利用COMSOL有限元计算软件,构建了200 kVA油浸式变压器铁芯振动的电-磁-力多物理场模型,计算出变压器铁芯磁场分布情况及铁芯所受应力分布变化规律、位移分布规律,并对铁芯的典型位置的应力时域数据做频谱分析,得到铁芯所受应力集中在100、200、300 Hz.再将上述多物理场计算出的铁芯表面加速度经过FFT变换后的频域数据作为声场的激励源,作声场的谐响应分析计算出变压器铁芯振动的声场分布。最后,以一台200 kVA变压器空载实验数据验证仿真数据的正确性,经过比较发现有较好的吻合效果。仿真与实验得到的一致规律是：变压器铁芯振动噪声频率集中在500 Hz以下,且发现规律：变压器油箱的侧方声压>上方声压>正面声压;变压器油箱的侧方及上方的声压频率含量是100 Hz>200 Hz>300 Hz,而油箱的正面声压频率含量是100 Hz>300 Hz>200 Hz。     

基于COMSOL对超声相控阵特性对比分析

在超声波辐射过程中,相控阵技术有助于实现能量聚焦和传输定向,从超声相控阵的阵列结构入手,对比分析平面圆形、平面矩形、平面六边形、凹球面圆形、凹球面矩形、凹球面六边形6种阵元阵列在焦点的能量分布和声场指向性,并以这两点作为评定超声相控阵作用效果的依据.实验结果表明,在所有阵元阵列中平面圆形阵元阵列能够平衡声场的低旁瓣干扰...     

局部放电信号在变压器绕组中传播特性研究

运用Saber的交流小信号分析工具，对建立的变压器绕组暂态仿真模型，从频域的角度研究了电压传输函数及其容性频带的宽度与绕组空间因数的关系。运用Saber的暂态分析和傅立叶分析工具研究了整个变压器包括高压母线连接的电气网络对局部放电脉冲电流信号的频率响应特性，比较了不同的监测点，不同的局部放电源位置对输出点的频率特性的差异，分析了高压母联网络，中性点接地方式以及低压绕组的耦合效果对局部放电信号传播的影响。     

特高压变压器中局部放电脉冲电流传播特性的仿真研究

特高压变压器是特高压输电系统的核心部分,局部放电的有效检测是保证其安全可靠运行的重要手段。而局部放电信号在绕组中传播会出现衰减畸变,给准确判断变压器故障带来困难。为了研究局部放电在特高压变压器中的传播特性,基于多导体传输线理论,结合特高压变压器单相五柱式结构特点,建立三维有限元简化单柱模型,计算了绕组的电阻、电容和电感分布参数。通过求解传输线方程得到特高压变压器中部出线处发生局部放电时绕组各匝响应,分析了局部放电信号在绕组中的传播规律。局部放电信号在绕组中以一定速度传播,绕组电压出现持续时间较长的低频率振荡,而电流幅值沿着绕组传播有明显衰减,主要通过绕组与铁心或者箱体之间的电容流入大地。     

变压器局部放电超高频电磁波的传播特性

分析了变压器中局部放电激发的超高频电磁波在油 -隔板复合绝缘中的传播特性 ,讨论了变压器箱体对电磁波传播的影响 ,实验室研究结果表明 ,超高频局放电磁波在油 -隔板复合绝缘中传播时会产生一定的衰减 ,但对电磁波的接收影响不大 ;变压器箱体可引起电磁波的严重衰减 ,大大降低检测灵敏度 ,因此实测时超高频传感器应内置     

特高压GIS局部放电超声波传播特性仿真

超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。     

基于有限差分法的变压器局部放电高频信号的传播特性研究

基于高频的局部放电检测技术有着具有检测灵敏,结构简单,技术成熟的特点。但目前对这项技术的研究还停留在实际应用上,而对其在变压器中传播理论研究并不多。为此文中基于有限差分法(FDTD),在对一个35 kV变压器建模基础上,对比研究了放电源脉冲宽度,幅值,接收源距离以及铁心对高频局部放电信号的影响,并设计—气隙型局部放电,在真型变压器上完成了高频局部放电检测试,验证完整了仿真结论。仿真与试验结论表明高频局部放电信号在传播特性上,受到多种因素的影响,与特高频信号有明显区别。研究结果有助于对局部放电的理解,也对高频局部放电的测量定位在理论上提供了依据,从而在工程中起到指导作用。     

基于COMSOL电容层析成像

过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性.本文采用一种新的方法一COMSOL对电容层析成像研究并仿真.首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;最后,分析了不同介电常数和不同介质对成像质量的影响.     

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。     

真型变压器局部放电超高频信号的传播特性

超高频检测法是变压器局部放电在线监测的主要手段之一。由于变压器内部结构复杂,局部放电产生的电磁波在真型变压器内部的传播规律尚不清楚,制约了超高频局部放电检测技术的良好应用。为此,基于一台真型110 kV三相三绕组油浸式变压器,搭建了局部放电超高频信号传播特性检测平台,研究了变压器中局部放电电磁波的传播特性,得出了对应变压器多个检测点处超高频信号的幅值、累积能量、频率和传播时间的变化特性及规律。结果表明:变压器中超高频信号的幅值随着传播距离的增加而非线性地减小,衰减速率减慢;信号的累积能量与幅值的衰减规律相似,但衰减范围更大;电磁波在传播过程中,频率越高,衰减越严重,绕射能力越弱,导致天线检测到信号的主要能量集中在300～600 MHz频带内;检测位置被绕组和铁芯阻挡时,电磁波以绕射方式到达天线,信号波头衰减严重,造成首波到达时刻读取滞后,会降低超高频检测定位的准确性。论文研究可为变压器局部放电超高频检测天线频带、安装位置的选择以及检测灵敏度的提高提供参考和理论依据。     

一次风管道内超声波传播特性研究

本文基于超声波在两相介质中传播的Coupled-phase模型,考虑颗粒粒径分布、颗粒复散射以及颗粒间的相互作用等因素对模型进行修正,建立了电站锅炉一次风管道内气固两相介质中的声衰减系数和声速预测的计算公式,得到一次风管道气力输送系统中超声波衰减系数和声速预测与超声波频率、颗粒体积分数、两相密度以及颗粒粒径分布等因素的关系。结果表明:对于一般的电站锅炉,一次风管道超声波频率的增大、颗粒粒径的增大或颗粒体积分数的增大均会导致超声波衰减增大,而空气密度的增大会导致超声波衰减的减小;当这些参数发生变化时,影响超声波衰减的各因素的主导地位也会发生变化;当颗粒体积分数小于0.05%时,随着颗粒体积分数的增加,声速大致呈线性减小趋势。     

超声波烫钻机电源中高频变压器设计

高频变压器作为超声波电源的核心元件之一,其设计将影响超声波电源乃至整个超声波烫钻机的性能。本文介绍了超声波电源的工作原理,针对高频变压器的设计,采用AP法确定了EE型铁氧体磁心的尺寸规格,计算出绕组匝数、绕组导线线径等参数,并核算窗口系数,最后制作出具有功率、频率可调的超声波电源实体。     

基于超声波法的变压器局部放电监测系统设计

应用超声波法对主变压器局部放电进行监测,根据变压器绝缘结构,确定传感器布置方式,对数据进行频谱分析,并对放电源进行定位。     

超声波电动机驱动系统中推挽变压器的优化设计

从推挽变压器基本电学模型入手,分析其各电学参数对超声波电动机驱动波形的影响.通过仿真发现,漏感参数在脉冲上升和下降时对输出波形的延时作用,得出利用推挽变压器漏感参数优化驱动电压波形的设计思路.通过由漏感参数和超声波电动机等效电学参数所构成的低通滤波模型分析得出基于变压器漏感参数的推挽变压器优化依据.最后为了降低功率管的能耗,提出了根据最优的功率管负载曲线设计变压器变比的优化方案.基于优化方法的推挽变压器已在超声波电动机驱动系统中得到了应用.     

变压器局部放电UHF信号传播特性的仿真分析

特高频(UHF)技术通过检测局部放电辐射电磁波信号来实现对设备局部放电的检测,抗干扰能力强,检测灵敏度高,是一种基于空间电磁场耦合的局部放电测试技术,能够实现真正意义上的局部放电在线检测,因此在变压器局部放电检测领域取得了日益广泛的关注及研究。由于变压器内部结构复杂,各种金属结构件都会对辐射电磁波的传播产生影响,因此变压器局部放电UHF检测技术有必要研究变压器内部电磁波的传播规律。为此在对变压器内部结构进行合理简化的基础上完成了变压器典型结构的计算机建模,以高斯电流元模拟局部放电源,合理设置各类仿真参数,利用时域有限差分法(FDTD)对特高频电磁波在变压器内部的传播特性进行了仿真分析。仿真结果给出辐射电磁波信号在铁心绕组之间的传播特点,铁心对电磁波传播造成的衰减和畸变作用,并通过时域及频域波形的对比给出不同脉宽、不同幅值电磁波信号在铁心绕组结构中传播的特点。     

基于变压器模型的特高压变压器饱和励磁特性研究

为弥补目前仿真计算和变压器整机试验对特高压变压器饱和励磁特性研究的不足,选取进口和国产的高磁感取向硅钢片分别进行标准试样的基础磁性能测试,并分别搭建与特高压变压器结构相同、磁通密度等效的变压器铁心模型,基于该模型建立变压器饱和励磁特性检测系统,对测试得到的标准试样的基础磁性能和变压器模型的过励磁特性进行了研究和分析。结果表明:特高压变压器硅钢铁心模型在过励磁条件下,变压器模型的励磁特性与标准试样的基础磁特性变化的关系不完全符合计算公式;电压波形能保持基本的正弦波形态,空载电流畸变严重,各高次谐波的比重相比增大;采用的同规格的进口和国产高磁感取向硅钢片的标准试样的基础磁性能基本一致,对应的变压器铁心模型的饱和励磁特性存在一定差异。     

基于超声波原理的变压器内部结构二维成像研究

针对变压器内部结构比较复杂的现状,根据高灵敏度超声传感器接收信号基础研究,就超声信号幅度调制信息与变压器内部结构的位置、形状之间的关系做出相关介绍。通过对超声波在变压器内部不同介质的折、反射规律的研究,找出超声波信号的大小与变压器内部结构相关联的规律,初步显示出变压器内部结构的影像图。     

变压器局部放电超声波测试

阐述了变压器局部放电超声波测试的原理、方法;以某变电站电力变压器故障点判断及定位为例,详细介绍了测试过程。     

变压器油中多频超声波的衰减计算方法

电力变压器是电网运行的关键设备之一.变压器油作为传统油浸式变压器的核心材料,通过对变压器油的日常监督,提前预测变压器油的击穿电压对于保证变压器安全可靠以及电网的稳定、安全运行有重要意义.本文首先研究了多频超声检测技术,研究了多频超声波在变压器油中的衰减特性,有利于后续研究多频超声波声学参量与变压器油击穿电压之间的联系.     

基于多导体传输线模型的局部放电信号沿变压器绕组传播特性研究

建立了变压器绕组的多导体传输线模型,总结了参数求解的简化方法.