直流偏磁下变压器绕组振动特性分析

为了研究直流偏磁下变压器发生短路故障时绕组的振动特性,基于"电磁-结构"多物理场耦合分析的方法,建立了考虑绝缘垫块非线性特性的变压器三维有限元模型.通过仿真分析了不同偏磁电流下突发短路故障时绕组的短路电流及振动特性,结果表明:随着偏磁电流的增加,绕组短路电流、振动位移的幅值发生不同程度的偏移且低次谐波分量增加明显,并通...     

直流偏磁下电力变压器的振动特性

为深入了解直流偏磁情况下变压器的振动特性,基于能量守恒理论,详细分析了变压器铁心的磁致伸缩应变特性及直流偏磁时的振动特性。通过搭建变压器直流偏磁试验平台,对直流偏磁时变压器励磁特性和箱壁振动特性进行测试,得到了励磁电流和振动信号随外加直流分量的变化规律。分析结果表明,励磁电流随直流分量的增加而增大,波形畸变程度加剧,有偶次谐波出现,且各次谐波含量呈现增加趋势但增幅各异。此外,振动信号中有不同程度的高次频率分量出现,且各频率分量幅值随直流分量的增加而增大。     

直流偏磁下的变压器振动仿真与试验

针对变压器实际运行中经常会出现振动异常现象的问题,结合变压器铁心和绕组的振动机理,给出了变压器铁心和绕组所受电磁力方程和位移方程。利用COMSOL电磁场模块中的瞬态电流源建立电场模型,然后选择感应电流单元以电场模型计算结果作为激励源建立磁场模型,实现第一次电磁场的耦合建模。利用结构力学模块中实体应力应变部分建立结构力场模型,将电磁场耦合计算出的电磁力结果作为载荷加到力场模型中,实现第二次耦合,并最终得到发生直流偏磁时变压器内部磁通密度、机械应力分布、张力分布以及位移场分布的变化规律。通过搭建变压器振动试验平台,验证了铁心振动仿真模型、绕组振动仿真模型的正确性。     

直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展

基于电力系统中直流偏磁成因及变压器振动机制的分析,结合演绎铁磁材料本构关系的基础理论,从磁畴理论、现象学理论、热力学关系及弹性力学4个角度对磁致伸缩的建模机理与存在的问题进行了分析。在此基础上,对发生直流偏磁时磁致伸缩的现有计算模型进行对比,并讨论了发生直流偏磁时的硅钢片实验与变压器现场测试等研究中的不足,继而探析变压器振动的实验研究中直流电源的引入方式。综合分析现有研究进展后指出,为了给评估变压器承受直流偏磁能力与指导变压器的设计等提供参考,亟需研究直流偏磁时铁磁材料的磁化特性与磁致伸缩的模型这2个科学问题。     

直流偏磁下大型变压器的振动和噪声特性分析及特征识别方法研究

直流偏磁是引起大型变压器振动加剧和噪声增大的主要原因之一,全面掌握直流偏磁下大型变压器振动和噪声特征,对变压器的运行状态评估和降噪减振至关重要。以某一406 MVA超高压大型变压器为研究对象,开展振动和噪声特性研究：首先,基于场路耦合有限元法,仿真分析其在不同直流偏磁电流下的空载运行特性,以及不同直流偏磁下励磁电流规律,进而建立电路-磁场-固体力学-压力声学多物理场耦合模型,并考虑磁致伸缩的影响,求得直流偏磁下变压器不同测量点的振动位移有效值和噪声信号时频特性;然后,对变压器周围不同测量点进行声级测定,将仿真值与实测值进行对比,验证所提变压器振动噪声计算方法的有效性;最后,采用希尔伯特-黄变换HHT(Hilbert-Huang transform)方法提取直流偏磁下大型变压器的振动和噪声特征量,提出1种基于噪声信号本征模态函数能量比的变压器振动特征识别方法。该方法能有效识别变压器直流偏磁的严重程度,准确掌握变压器的运行状态,为及时采取抑制直流偏磁措施提供理论依据。     

基于多场耦合的变压器直流偏磁噪声异常表征

针对变压器在直流扰动下普遍存在的振动噪声问题,考虑目前振动噪声难以观测的现状,提出一种电磁-机械-声的多物理场耦合方法。构建变压器三维有限元电磁-振动模型,基于电磁-机械耦合原理计算载流线圈电磁与振动参数,并利用声学波动模型求解绕组空间声压分布。然后以Yd接线三相三柱式变压器为例,研究多种直流扰动下绕组的振动及噪声变化情况,分析绕组受力、振动加速度与噪声对应关系,总结其变化规律。搭建动模实验平台,测量变压器绕组振动参数,并将其与仿真数据进行对比,验证方法的正确性。在此基础上,提出直流扰动与噪声异常的虚拟映射关系函数,并制定失稳判据,实现利用可观测电气信息表征不可观测异常特征的目的,旨在为变压器偏磁效应异常监测保护提供技术支持。     

500kV电力变压器偏磁振动分析

结合2座500 kV变电站内变压器的振动测试数据进行大型电力变压器直流偏磁振动机制的分析及特征的提取。首先,从变压器振动的基本原理及偏磁原理出发,分析了直流偏磁情况下变压器振动的振动机制,得到了以1个信号工频周期的2个半周期波形及能量差异较大为主要特征并包括50 Hz基频分量增加和信号复杂度增加等特征在内的偏磁振动信号的3个特征。然后,提出相应的信号特征提取方法用于获取偏磁振动的特征。最后,对结合地磁水平分量以及中性点电流直流分量筛选得到的地磁感应电流与直流输电单极运行导致的变压器偏磁振动信号进行频谱与特征提取分析。分析结果验证了提出的直流偏磁特征以及相应的特征提取方法的有效性。     

直流偏磁对500 kV变压器振动特性的影响分析

特高压直流工程单极-大地回路运行时,直流电流侵入大型变压器绕组,致使变压器振动加剧。为了深入了解直流偏磁对大型变压器振动特性的影响,分析了变压器的振动机理及直流偏磁的影响机制。在白鹤滩—江苏 ± 800 kV特高压直流输电工程调试期间,对500 kV三相变压器的中性点电流、振动信号进行了实测,量化了直流偏磁程度,分析了不同直流偏磁程度下变压器振动信号时域及频谱特征。提取了波形畸变比、奇偶次谐波能量比、累计能量占比、功率谱熵等特征量来分析直流偏磁对大型变压器振动特性的影响。结果表明：直流偏磁导致波形畸变,1个工频周期内2个半周期对应的振动波形不再对称分布;随着直流偏磁程度增加,振动信号主频分量改变,50 Hz倍频谐波分量增多,其中50 Hz奇次谐波增幅要大于偶次谐波,且影响主要集中在600 Hz以内;由于铁心饱和作用,直流偏磁增大到一定程度时,磁不平衡性降低,振动信号复杂度不再增加。     

变压器直流偏磁的振动特性研究

阐述了围绕中性点直流电流导致变压器振动开展的研究工作.运用实验室模拟试验和现场实测,研究了直流偏磁导致的变压器振动频谱的频率分布,分析了偏磁电流、运行电压对振动强度、振动频率的影响,研究结果表明,直流偏磁会导致振动强度、振动奇次谐波和高次谐波的增加,特别是会引起非100 Hz整数倍的高频振动.     

电能质量约束下变压器承受直流偏磁能力的分析

直流偏磁现象将影响变压器的正常运行,变压器承受直流偏磁的能力是电力系统稳定运行的前提。为此,基于铁芯的折线式等效模型,利用电磁关系方程导出了变压器输出电压与偏磁电流间的数值关系。进而根据系统的电能质量约束条件,基于电压调整率和电压总谐波畸变率,建立了确定变压器所能承受的最大偏磁电流的有效判据,并给出了仿真验证。仿真结果表明,变压器铁芯的饱和系数以及负荷的功率因数大小,都将影响变压器承受直流偏磁的能力,评估时需综合考虑。该研究为电力变压器的设计、运行以及发展直流偏磁的抑制方法提供了参考依据。     

直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析

变压器中性点流入直流电流时,在变压器内部会产生直流偏磁现象。单相变压器具有独立的磁回路,因此磁阻比较低,较小的直流电流就可以引起磁饱和,直流偏磁现象在单相变压器内部产生的影响比较明显,因此文中基于场路耦合有限元法,对一台容量为240 MVA的单相电力变压器在不同直流偏磁水平下的空载运行状态进行了仿真计算,分析了直流偏磁量对变压器励磁电流波形、谐波含量以及磁场分布的影响规律。在此基础上建立了变压器铁心的多物理场耦合有限元模型,对铁心在直流偏磁前后的振动噪声进行了对比分析,并提出通过分析变压器所允许的最大声压级,来预估产品所能承受的最大直流量,对变压器的结构设计具有一定的指导意义。     

变压器直流偏磁下异常电流表征振动特性研究

针对变压器遭受到直流扰动时的铁心振动问题,建立单相双绕组变压器与三相三柱式Yd变压器的直流扰动振动模型.基于电磁耦合原理辨识绕组电流;构建振动谐响应模型研究振动特性,对不同直流扰动时的变压器电磁特性进行仿真计算;分析在直流影响下绕组异常电流和铁心振动加速度的变化特性,并总结其规律.搭建变压器交直流混杂动模实验平台,分别...     

大型电力变压器直流偏磁试验研究

以实例阐述了单相电力变压器的试验方法,研究了变压器在额定电压情况下发生直流偏磁时,励磁电流、运行噪声和振动等特性的变化。     

直流偏磁下的电力变压器振动特性研究

从变压器直流偏磁振动产生机理及材料特性出发,提出变压器直流偏磁下的振动模型、风险评估方法及参考限值,对特高压直流输电工程单极对地运行下的极址周边发电机变压器和电网主变压器开展振动测试,验证振动模型及评估方案,为变压器直流偏磁下的振动特性及风险评估提供借鉴。     

基于多场耦合的变压器偏磁振动建模与仿真分析

变压器受偏磁影响时振动异常剧烈,基于变压器电磁力场耦合方式,采用有限元仿真与振动测试技术深入研究了变压器铁芯和绕组的偏磁振动特性。首先对变压器铁芯和绕组的电磁场数学模型进行推导,建立直流偏磁条件下的振动模型。然后将推导的数学模型应用到变压器振动分析的多场耦合建模中,以一次侧电压变量作为激励,仿真分析不同直流偏磁铁芯、绕组的机械响应情况。仿真结果与实测结果对比分析,验证了提出的变压器偏磁振动的多场耦合分析方法的有效性。     

基于时域积分的变压器直流偏磁铁心振动信号特征提取

大型电力变压器直流偏磁将引发铁心振动,严重威胁电力系统安全运行。目前对变压器直流偏磁的监测仍存在一些问题。常用于衡量变压器直流偏磁强度的指标是振动频谱复杂度,但频谱复杂度会随着变压器铁心磁饱和而增加,即使未产生直流偏磁也会出现频谱复杂度增加的现象,因此该指标会受到铁心磁饱和的干扰。为便于对变压器直流偏磁程度进行有效检测与评估,建立了变压器电-磁-力多物理场三维瞬态计算模型,分析了不同直流偏置系数及不同励磁电压下变压器铁心各检测点的偏磁振动信号。针对直流偏磁振动信号特点,提出一种基于时域积分法的变压器直流偏磁严重程度的分析方法。该方法利用直流偏磁导致的振动信号单周期内正负半周期的能量差,对变压器振动信号的进行时域积分,计算得到各点不同直流偏置系数下的特征量λ。仿真表明特征量λ随直流偏置系数的增加而增大,能很好地跟踪并反映变压器偏磁的严重程度。励磁电压不会对特征量λ产生干扰,因此可以排除变压器铁心磁饱和的干扰。研究结果可为变压器直流偏磁监测与治理提供有效的理论指导。     

单相变压器直流偏磁及抑制措施分析

直流偏磁会导致变压器噪声增大、振动加剧、局部过热,并向电网中输入大量谐波,影响继电器保护装置的正确动作等不利影响。因此,研究直流偏磁对变压器的影响及其抑制措施具有重要意义。本文利用有限元分析软件Maxwell 2D,建立了单相变压器的瞬态电磁场分析模型,分析对比了铁心及铁轭在不同直流入侵情况下的内部磁场变化。根据统一磁耦合电路(UMEC)模型,利用PSCAD仿真分析了不同直流偏磁下,变压器的空载励磁电流谐波特征。同时,研究了自激补偿法及外加直流源补偿法对直流偏磁的抑制效果。结果表明:变压器发生直流偏磁时,漏磁通增大,导致铁心发热,发热量最高点出现在铁轭与铁心交接处。自激补偿法及外加直流源补偿法对直流偏磁有较好的抑制效果。     

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。     

轨道交通冲击直流对电网变压器偏磁影响

针对城市地铁过站时冲击泄漏电流引起的临近电网变压器偏磁问题,研究了冲击直流对变压器振动噪声的传播干扰。基于电磁-机械-声耦合原理,建立三相变压器仿真模型,分析不同场景下冲击直流对变压器构件的振动加速度及噪声的影响情况,总结了冲击直流与漏磁、振动加速度及噪声的关联规律。搭建了动模试验平台,测量不同程度的冲击直流下变压器振动、噪声数据,并与仿真结果进行对比,分析结果表明：变压器构件的振动加速度、声压均随直流水平上升而增大;与绕组相比,铁芯受直流干扰影响更大,并且铁芯主柱振动噪声强于旁柱。