基于有限元法的单相变压器直流偏磁仿真研究

中国±500 kV直流输电系统的运行经验表明:直流输电单极大地回路方式运行时,直流接地极电流会导致附近交流变压器直流偏磁现象,引起变压器局部过热、振动加剧、噪音增大。笔者运用ansoft软件分析了在不同直流偏磁情况下,变压器空载状态下的铁心磁场分布情况。结果表明,随着变压器直流电流的增加,变压器铁心饱和度愈高,磁感应强度增加,上下铁轭衔接处随着直流量的增加磁感应强度增加速率最大。     

变压器直流偏磁瞬态场路耦合计算的稳定性分析

变压器瞬态场路耦合计算存在稳定性、计算效率及精确度的问题。利用瞬态场路耦合方法,结合能量扰动原理计算磁场变化对应的动态电感。根据四阶龙格库塔法求解的高阶收敛性,推导绝对稳定域以判断计算是否收敛,分析时间步长与状态矩阵特征值的关系,定义电感变化函数评价磁场计算精确度。对单相变压器建模和仿真,计算正常运行和直流偏磁时的瞬态磁场和等效电路参数,研究耦合参数在不同励磁饱和程度时的变化规律,结果说明利用动态电感参数可以反映时变的励磁饱和情况。与传统欧拉法和改进欧拉法对比,四阶龙格库塔法具有更高的稳定性和精确性,同时验证了绝对稳定域的正确性。以稳定性为前提,合理选取磁场求解频率可以有效提高计算效率和精确度。通过实验验证了瞬态场路耦合计算的可行性和稳定性分析的可靠性,为实际变压器瞬态场路计算提供新的思路。     

基于场路迭代算法的变压器直流偏磁电流计算方法研究

为分析换流站接地极附近的中性点接地交流变压器受直流偏磁的影响,在研究常用变压器直流注入电流计算方法（场路耦合法和电阻网络法）的基础上,提出了一种新的计算方法——场路迭代法。场路迭代法不仅考虑直流换流站接地极电流对变电站接地网电位的影响,而且还考虑了各个变电站接地网上电流对其他变电站接地网电位的影响。通过算例模型对比分析证明,场路迭代法比场路耦合法和电阻网络法计算更准确,适应性更强。     

不同性质负载下特高压变压器直流偏磁特性分析

特高压变压器受直流偏磁影响后,铁心半波饱和,绕组电压电流波形发生畸变,出现各次谐波分量.对于不同性质的负载,直流偏磁对绕组电流的影响存在较大差异:①不同负载下绕组的电压电流相位差不同,导致绕组电流畸变位置不同;②性质不同的负载在不同谐波分量下的阻抗值不同,导致绕组电流谐波分量及其占比不同.为研究不同性质负载下直流偏磁对...     

变压器直流偏磁场路耦合计算中的磁化曲线拟合

采用基于分段函数拟合磁化曲线的改进方法,考虑不饱和励磁的非线性,求解三维棱边有限元磁场。采用时域场路耦合方法计算变压器直流偏磁时的瞬态电流和动态电感,分析其变化规律和对应关系。讨论不同磁化曲线拟合方法计算直流偏磁的效果,研究不饱和励磁非线性对耦合参数和伏安特性的影响。通过与实验数据对比,分析所提方法的误差,验证分段拟合方法具有更高的准确性。     

特高压换流变压器支撑件的直流偏磁损耗计算

根据抑制特高压换流变压器直流偏磁原因温升的需求,提出研究换流变压器铁芯钢质支撑件直流偏磁损耗的计算方法,为设计与制造抑制温升提供依据。根据换流变压器的短路阻抗大以及拉板、夹件结构的设计特点,采用Ansoft Maxwell仿真软件,建立了包括铁芯和油箱、拉板等支撑件的三维有限元模型,考虑短路阻抗和拉板、夹件等因素的影响,完成了励磁电流、涡流场分布及涡流损耗效应的计算。结果表明,与普通变压器相比,换流变压器直流偏磁油箱及铜屏蔽的涡流损耗增加得较快,以及铁芯拉板的开槽方式,也会造成拉板涡流损耗增大。     

基于串联电阻的特高压变压器空载直流偏磁计算

利用变压器时域场路耦合模型,计算单相特高压自耦变压器的空载直流偏磁特性。通过增加串联电阻值,提高计算电流中直流分量的计算精度。根据不同串联电阻值时的计算分析,得到串联电阻的取值范围。增加串联电阻,改变电路结构,通过电压补偿的迭代仿真计算,可有效消除增大串联电阻值导致的电流计算偏差。求解瞬态电流的四阶龙格库塔法,一次斜率计算,对应一次磁场求解电感计算。适当减小步长,有利于提高计算电流中直流分量的计算精度,降低串联电阻的取值。在稳定性和精确性分析的基础上,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的空载直流偏磁仿真计算,获得励磁电流波形,并分析了电流的谐波成分。     

特高压调压变压器直流偏磁特性计算

分析了特高压调压变压器的工作原理,获得直流偏磁下调压变压器的等效电路,建立了调压变压器的有限元磁场模型。基于时域场路耦合模型,计算分析了当调压抽头位于第一分接头时不同直流偏磁影响下特高压调压变压器的电流特性,也对比分析了调压变压器各绕组电流的谐波的变化规律。计算结果可为调压变压器的保护提供参考。     

变压器直流偏磁研究

在电力系统中,很多变压器接地的中心点都存在着直流电位差,这种电位差导致了直流偏磁现象。直流偏磁对变压器产生了很多危害,因此,对于变压器设计、制造和使用部门来说,都对直流偏磁下电力变压器的运行性能非常重视,基于此,对变压器直流偏磁进行了研究。     

变压器直流偏磁对交流励磁的影响

为分析变压器直流注入方式对交流励磁的影响,利用三维有限元方法计算单相变压器的直流偏磁问题.以实际电力变压器为例搭建仿真平台,根据其具体参数建立模型,对比分析在原边和副边分别注入直流时变压器的直流偏磁情况.仿真实验结果表明,两种注入方式下交流电流的波形基本相同.     

基于有限元的变压器油中气体检测光声传感器研究

在变压器油溶解气体检测中,气体检测光声传感器应用效果较好。利用基于有限元的多重物理量耦合软件COMSOLMultiphysic 3.2,模拟了变压器油中溶解特征气体光声传感器光声池内光声信号的分布,分析了腔体的谐振特性以及光声信号随气体浓度的变化规律,实验研究了乙烯气体光声光谱检测特性。理论和实验结果为微量气体探测光声传感器的设计,特别是光声池的几何优化设计提供理论和数据支持。     

基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声是变电站主要噪声来源之一,研究变压器噪声对合理评估变电站噪声水平及对变压器降噪分析具有重要意义。从变压器噪声产生机理入手,分析变压器铁心和绕组的电磁振动噪声,建立了其电磁-结构-声场有限元模型。通过瞬态电磁场分析,并基于虚位移法得到铁心和绕组所受电磁力的时域波形,采用FFT变换对结果进行后处理获取电磁力的主要谐波分量大小,将其作为结构谐响应分析的激励源,通过频域内的振动分析得到铁心和绕组表面各节点的振动位移,并将其作为变压器声场分析的边界条件,进一步求解变压器声场模型,分析得到变压器周围空间场点在噪声集中频率100 Hz和200 Hz上的声压级,并与实测值进行对比分析,验证了该模型的可行性,可为变压器噪声预测提供理论依据和计算方法。     

有限元和有限体积法结合的油浸式变压器温度场计算方法

油浸式电力变压器是电网中的重要设备。为了准确得到油浸变压器的温度场,文章经过对比有限元和有限体积法的各自优点,提出了一种新的变压器温度场分布的混合计算方法;以一台110 kV/31.5 MVA变压器为例建立立体模型,并利用有限元和有限体积混合方法,得到变压器的温度场分布结果。通过对比运行监测到的变压器顶层油温数据和混合方法得到的计算结果,结果表明,混合计算方法的计算结果与监测数据的平均误差只有1.6℃,证明了这种计算方法能更准确计算油浸式变压器的温度场。     

有限元法在变压器局部放电仿真模型参数计算中的应用

本文中作者提出了采用有限元仿真对变压器局部放电暂态模型中的参数进行计算的方法,并用试验验证了该方法的有效性。     

基于T-T0-Ω的三维有限元法及电力变压器计算

有限元法是一种求解电磁场的有效方法,T法具有求解变量少、计算代价小的优点,适于大型问题的求解。研究了基于矢量电位T的三维有限元法及源电流的T0表示方法,根据变压器绕组的特点,提出一种计算变压器绕组区T0的简单方法,并用于一台电力变压器漏磁场的计算。     

基于有限元法的电缆变压器绕组的暂态热路模型研究

对一个电缆变压器的绕组 ,通过求解有限元方程 ,得到其稳态条件下温度场和流场的分布。在此基础上 ,建立绕组以单匝电缆为单位的暂态热路模型 ,利用该模型可求解暂态条件下绕组各处的温升变化。这种方法为研究该类变压器的温度特性提供了方便     

基于有限元法的多导体分布电容自动计算方法及其应用

多导体的分布电容参数是电磁暂态问题分析的基础,为了能够准确高效地得到复杂结构多导体间的分布电容,首先基于电磁场理论推导了以感应系数为待求量的方程组,其次给出了方程组系数矩阵中各非零元素的计算方法,然后基于有限元法计算空间电场能量作为方程组的右端项元素,再通过求解方程组得到感应系数矩阵,最后由感应系数矩阵得到分布电容。将该方法应用于具有解析解的双导体传输线模型的分布电容参数计算问题,对比分析了不同截断边界条件和剖分网格下的计算结果,计算结果表明该方法在适当的截断边界条件和剖分尺寸下,电容计算结果最大相对误差<1%,从而验证了所提方法的有效性。将该方法应用于典型架空线路和绕组匝间的分布电容参数计算,所提出的基于有限元方法计算多导体间分布电容的自动求解方法只需在建模时对多各个导体施加一次边界条件,然后利用所提方法实现方程组的构造、求解和分布电容参数提取,从而大大提高了效率。     

有限元–边界元耦合法在运动导体涡流场中的应用

基于A,φ-A法和库伦规范,推导了导体区域和非导体区域的有限元方程及自由空间的边界元方程,通过引入交界面条件,实现了将边界元矩阵等效为有限元矩阵求解的有限元-边界元耦合法(finite element and boundary element coupling method,FE-BECM)。将FE-BECM应用于TEAM-7问题的计算,验证了该方法处理开域涡流问题的有效性。当FE-BECM应用于运动导体涡流场(moving conductor eddy current,MCEC)问题时,用有限元离散源电流区域和运动部件,用边界元离散自由空间并关联相互独立的有限元区域。该方法克服了常规有限元法使用1套网格处理运动问题所遇到的麻烦。使用有限元-边界元耦合法对单级线圈炮问题进行了计算,验证了算法处理运动导体涡流场问题的有效性。     

基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强.为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法.为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试.同时,与已有算法的计算结果进行了对比.实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度.采用所提出的方法对±800kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测.     

大型电力变压器漏磁场的ANSYS有限元分析

首先,讨论了电力变压器中漏磁场的基本问题。然后,运用电磁场理论和有限元法,对其进行了系统的研究,分别建立了二维和三维漏磁场计算模型,准确计算了油箱中的漏磁场分布情况,给出了详细的分析方法,并得出有关结论。变压器容量越大,漏磁场也越强,油箱中损耗就不能忽略。如果不采取措施,油箱壁出现局部过热点能影响变压器性能。传统的计算方法是根据经验公式来估算,这就具有相当大的误差,于是更加准确的有限元法被引进到漏磁场计算中。