三绕组电力变压器单相接地短路电流及绕组强度计算

本文针对三绕组电力变压器中压绕组单相接地短路问题,首先建立了三维有限元模型,利用场路耦合有限元方法对该模型进行三维瞬态分析;其次计算得到中压绕组单相接地时的短路电流、绕组漏磁场及电磁力分布情况;最后将计算得到的电磁力结果导入到结构场计算模型中,对变压器遭受该短路工况时线饼位移及应力变化进行瞬态动力学分析。计算结果表明,利用该方法对该工况下的电流电动力的计算较为合理且提高了计算精度,对分析变压器绕组短路强度有一定的参考价值。     

基于Ansoft的变压器突发短路有限元漏磁场分析

本文采用Ansoft电磁场有限元分析软件,建立了有限元分析模型,对CRH3高速动车组牵引变压器在突发短路情况下的三维漏磁场进行了分析,然后应用虚位移法计算了各绕组短路电磁力的分布情况,为同类型变压器的机械稳定性设计提供理论数据。     

移相整流变压器漏磁场及电磁参数的工程算法

针对油浸式移相整流变压器具有轴向分裂与并联支路等的复杂绕组结构,首先,利用有限元场-路耦合方法建立了绕组三维漏磁场计算模型和相应的等效电路,并对非对称运行情况下的绕组三维漏磁场、各支路电流分布、短路阻抗等电磁特性参数进行了数值计算与验证分析,由此得到了移相整流变压器的电流分布规律;然后,在此基础上为移相整流变压器建立了有限元工程计算模型,并开发了对应的计算软件;最后,通过对多台典型产品绕组漏磁场及短路阻抗的计算结果与对应产品的实测值或三维计算结果的对比分析,表明绕组漏磁场分布正确、短路阻抗计算结果满足产品性能要求,因此,为移相整流变压器设计提供了方便、可靠的工程分析手段。     

电力变压器绕组短路力三维动态仿真

针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场瞬态分析方法对其绕组进行计算以获取每个线饼上的瞬态短路电磁力,之后采用电磁场与结构场耦合的方法对绕组及垫块进行三维结构场瞬态分析以获取每个线饼及垫块在短路过程中的变形及应力分布情况,本文分析了一台电力变压器,建立了由铁心、绕组、垫块、撑条组成的电力变压器器身振动的仿真模型。该方法有助于更准确计算变压器绕组在短路过程中内部磁场分布规律及线饼、垫块在电磁力作用下的变形及应力分布情况,为研究类似问题提供了依据。     

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。     

三相电力变压器漏磁分布的研究

本文用双标量位法对一台90MVA的三相电力变压器的漏磁场和短路时绕组的应力做了具体计算.结果表明,就窗口内部而言,漏磁场的分布与二维情况基本一致;但就电磁力而言,窗口内、外部的结果差别较大,应当采用三维计算.     

不同模型下变压器绕组短路力学特性对比分析北大核心CSCD

电力变压器的抗短路能力直接关系其安全稳定运行,因而准确计算变压器绕组短路力学特性和抗短路能力十分必要。由于变压器绕组尺寸大、结构复杂,不同的建模方式对其力学特性计算的准确性和计算量大小影响很大。文中以一台110 kV变压器为例,通过建立变压器二维轴对称和三维模型,运用磁—固耦合分析方法,对比分析了不同模型下变压器绕组短路漏磁场、电磁力、机械应力的分布规律,结果显示两种模型计算结果分布规律和特点相似,但数值大小存在一定差异,尤其是绕组端部线饼应力,因此为了真实反映变压器绕组实际结构特点,保证绕组短路校核计算的准确性,建立三维变压器绕组模型对其力学特性进行分析是必要的。建模方法和分析结论可为变压器抗短路能力评估提供参考。     

大型整流变压器绕组电流分布及性能参数的仿真研究

应用有限元场-路耦合法对大型整流变压器绕组电流分布进行了计算与分析,在此基础上为大型整流变压器绕组漏磁场、短路阻抗及短路电磁力等性能参数的计算提供了一种分析方法。     

换流变压器绕组瞬态漏磁场与谐波损耗的分析

在分析换流变压器结构与性能特点的基础上,建立非正弦瞬态漏磁场简化计算模型,利用有限元方法对换流变压器绕组瞬态漏磁场与谐波损耗进行了分析,得到换流变压器绕组非正弦瞬态漏磁场的分布.     

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。     

电力变压器绕组轴向短路力的研究

针对一台带独立调压绕组的电力变压器,用ANSYS软件建立了该变压器漏磁场的磁路耦合模型,得出了绕组漏磁场和电动力分布,应用有限元法对其漏磁场和轴向短路电动力进行了计算分析,计算结果符合电力变压器的基本特性.     

Electromagnetic force investigation on distribution transformer under unbalanced faults based on time stepping finite element methods

The occurrence of short circuit faults is a major cause behind the windings deformation in the transformers. Mechanical force is proportional to the square of the current. Hence under short circuit condition, it will be very high. These stresses radially or axially affect the transformer windings. Therefore, in the transformer designing, evaluating the effects of short-circuit current and inrush current is very important. In this paper, 2-D and 3-D time stepping finite element methods (TSFEM) that improved in Ansoft-Maxwell, are utilized as Instruments to investigate the leakage flux and electromagnetic forces due to short circuit and inrush current on the windings of 1000 kV A, 10/0.4 kV three-phase, three leg, distribution transformer. Electromagnetic forces in the transformer windings are produced as a result of combination between the current density and the leakage flux density in the winding regions. The study demonstrates that, especially, under single phase-to-ground short circuit fault, leakage flux density on the windings of transformer remarkably increase. The interaction between this high leakage flux with current density, causes the significant increase in the electromagnetic forces in transformer windings.     

基于有限元法的双馈风力发电机电磁场计算与分析

基于ANSYS有限元分析平台建立了新疆某风电场1.5 MW双馈风力发电机(double-fed induction generator,DFIG)的2维电磁场模型。基于有限元法对双馈发电机正常运行工况、单相接地短路、两相稳态短路时磁力线分布和气隙磁密分布进行了计算,分析了不对称短路故障对双馈发电机的影响。结果表明:在发生不对称短路故障时,双馈风力发电机的气隙磁场明显畸变,漏磁增多,其附加铁耗及定子表面铁耗显著增加;发生单相接地短路故障时的上述损耗均比两相短路故障时大;在发电机中感生的谐波电动势会引起发电机机械振动和噪声。     

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。     

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.     

高压直流换流变压器电磁场特性的数值应用研究

利用有限元方法,对高压直流换流变压器建立了电磁场计算模型,对换流变压器设计中电磁场特性进行了数值应用研究,分别得到了电场和瞬态漏磁场的分布规律.     

A simulation mathematical model of a traction transformer with tapped secondary windings

This paper deals with the problem of accounting for changes in the magnetic flux leakage of traction transformer windings under discrete cyclic load switching of traction winding sections during the simulation of continuous processes. It is proposed to take into account this change by introducing a fictitious mutual inductance and active components of the mutual impedance between the windings, which can be determined using the theory of a multiwinding transformer. A method for mathematical representation and computer simulation of the traction transformer with tapped secondary windings is considered based on the notation of the system of differential equations in the state space. Expressions for the calculation of the leakage inductance of the transformer windings and mutual inductances that take into account the change in the magnetic field of the winding leakage in the case of the discrete cyclic load switching of the tapped secondary windings. An algorithm for calculation of matrix elements of the equation of state is constructed. A simulation mathematical model of the traction transformer is developed in the Matlab/Simulink environment that takes into account the winding leakage field variation under discrete cyclic switching of the load of sections of traction windings. The adequacy of the proposed simulation mathematical model is proven by comparison of short-circuit currents obtained as a result of the simulation with currents of traction transformer short-circuit field tests.     

大型电力变压器内绕组辐向抗短路能力评估

随着电网容量和电压等级的提高,大型电力变压器短路导致的恶性事故不断增加,这种情况已直接威胁电网安全运行。通过对大型电力变压器漏磁通及短路电动力分析,指出变压器内绕组的辐向失稳已成为绕组耐受短路的首要问题。研究了电力变压器内绕组辐向电动力计算和抗短路能力校核评估方法,并给出了变压器绕组线饼的临界失稳强度和抗短路能力评估计算流程。最后通过具体实例并依据四种改进措施进行对比分析,提出提高变压器抗短路能力具体的改进措施。     

大型有限元软件ANSYS在电磁领域的使用

简单介绍了大型商用有限元软件ANSYS在电磁领域的使用 ,并以单线圈 2D变压器和双线圈 3D变压器的电磁过程为例加以说明 ,对线圈中每一线饼 ,甚至每一线匝在空载、常态和短路条件下的受力情况进行了全面分析。由于在短路条件下线匝之间挤压、悬空、反复振动 ,最终线圈可能受到整体损坏 ,因此 ,ANSYS的分析结果可为电力变压器的故障诊断提供理论依据     

变压器漏磁场的研究与电抗压降的计算

通过对变压器漏磁场的分析和对一台变压器试品的漏磁场测量，验证了绕组内部漏磁场的分布形式，为理论上确定变压器漏磁场的计算模型提供了依据，验证了用编制的有限元磁场分析通用程序的正确性。