双级磁阀可控电抗器振动特性试验研究

磁致伸缩效应是变压器、电抗器铁心振动的主要原因,文中基于内能机械能守恒理论,分析了双级磁阀可控电抗器铁心正常运行和含有直流分量时的振动机理,并通过搭建振动试验测量平台,测量了电抗器正常空载情况下铁心上不同点振动加速度,分析了相应的振动特性。进一步对直流偏磁情况下的双级磁阀可控电抗器振动特性进行测量。结果表明:电抗器铁心振动随直流分量的增加而增大,波形畸变程度加剧,各次谐波都呈现增加趋势,且增幅各异。研究结果验证了双极磁阀电抗器铁心直流偏磁振动特征,同时为后续的减振降噪提供了试验基础。     

直流偏磁下并联电抗器的振动仿真与试验研究

并联电抗器在输电系统中发挥着至关重要的作用，能为输电线路提供无功补偿，改善输电线路的质量。但是在现场运行时，并联电抗器会产生较大程度的振动与噪声，严重时甚至会危及户内变电站楼层安全。为此基于并联电抗器的振动效应，探讨不同直流偏磁下电抗器的振动变化规律。首先通过COMSOL有限元仿真软件搭建电抗器有限元模型，分析不同直流量注入下电抗器铁心的磁通密度分布规律，进而分析其应力与应变的变化趋势。然后通过实际建立电抗器振动测量系统，获取电抗器的实际振动加速度曲线并进行频谱研究，从侧面证明了提供的电抗器模型的有效性，为电抗器的减振降噪技术提供了有力依据。     

直流偏磁下磁饱和电抗器铁心电磁振动分析

磁饱和电抗器能够根据系统传输功率的大小平滑地调节所补偿的无功功率,在电力系统等多种行业得到了广泛的应用。由于磁饱和电抗器铁心磁阀结构的特殊性以及交直流共同激励的工作方式使得其振动噪声相对于其他电抗器更加明显。本文对直流偏磁引起磁饱和电抗器铁心电磁振动问题进行分析。首先对电抗器铁心固有频率进行仿真及模态实验,得到电抗器的各阶固有频率及振型,并得出振动测试关键点位置;然后基于有限元分析建立了考虑电磁力与磁致伸缩效应作用的电磁-机械耦合模型,得到了不同直流偏磁下测试点振动位移时域和频域波形,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据与实验参考。     

HVDC整流侧阀饱和电抗器铁损仿真研究

建立了用以研究直流输送电流对饱和电抗器铁心损耗影响的,包含带反向恢复特性的晶闸管模型与非线性饱和电抗器模型的12脉动高压直流输电换流阀仿真模型,其中饱和电抗器模型是由非线性电阻模型与受控电流源并联构成的。以锦屏—苏南±800 kV/4 750 A高压直流输电工程整流侧使用的A5000换流阀为例,仿真了3组不同直流线路电流条件下饱和电抗器铁心损耗,仿真结果与现场实测数据相符。饱和电抗器的铁损不仅包括换流阀开通时产生的铁损,在换流阀关断以及断态时也会产生铁损。饱和电抗器铁损随直流电流的升高而增加。     

直流输电换流阀阻尼系统特性研究

直流换流阀阻尼系统由饱和电抗器铁心电阻和晶闸管级阻尼电阻2部分组成。该文提出了饱和电抗器动态电感和铁心电阻分析计算方法,建立了铁心电阻与磁通密度的函数关系及饱和电抗器等值电路模型。通过对高频电压源激励下端口伏安特性理论计算结果与试验测试结果对比,验证了模型的正确性。提出了阻尼系统抑制振荡电流性能分析方法,给出了晶闸管第1个电流波谷值处于局部极限值的阻尼系统配置方案;分析了阻尼系统冲击电压下辅助限制过电压性能;提出了阻尼系统损耗计算方法,研究了换流阀不同运行状态下的损耗性能。     

基于波穿透理论的阳极电抗器优化设计研究

作为晶闸管换流阀的串联保护元件,阳极电抗器的优化设计有利于提升特高压直流输电工程的运行可靠性.目前高肇直流工程的阳极电抗器出现了铁心散片、锈蚀以及冷却水路密封性不足等问题,给换流站运行维护带来巨大挑战.此处以波穿透理论为依据开展阳极电抗器电气性能改进提升,完成了新型样机制作、伏秒数测试及水路试验,并完成了换流阀的阀模块型式试验,全面验证了优化后电抗器性能.结果证明采用弹性体进行整体浇注、减少水冷系统支路数量以及取消二次阻尼电阻的样机电抗器可靠性得到全面提升,电气性能满足运行要求,适合于工程推广.     

±1100 kV/5455 A特高压直流换流阀饱和电抗器散热设计与研究

饱和电抗器是换流阀中保护晶闸管的关键部件,运行时饱和电抗器铁心产生的损耗导致铁心温度升高,严重情况下会导致饱和电抗器失效,从而威胁换流阀的安全运行。为降低饱和电抗器铁心温度,确保特高压直流工程可靠性,必须研究铁心散热性能并优化饱和电抗器结构。首先,研究了壳式饱和电抗器内部结构,分析了铁心散热的机理;然后,通过对饱和电抗器内外部结构的优化,为±1 100 kV/5 455 A特高压直流工程设计开发了一款螺旋结构的饱和电抗器,运行时外壳周围形成多重散热风道,优化了散热效果;最后,基于光纤测温原理,在饱和电抗器样机内部铁心表面预埋测温光纤,并在合成试验平台上对饱和电抗器进行长期连续额定负荷运行工况下的铁心测温试验。结果表明:螺旋式饱和电抗器相比于普通壳式饱和电抗器铁心温度大大降低,满足特高压直流工程对饱和电抗器运行可靠性的要求。     

±800kV直流输电工程干式空心滤波电抗器降噪措施研究

近年来,随着国家特高压直流输电线路的快速建设,换流站滤波电抗器产品的噪声问题越来越受到重视。文中对干式空心电抗器产品的噪声产生机理、声级测试方法和降噪措施进行研究,重点讨论电抗器产品本体降噪和噪声传播途径降噪两方面内容。通过试验对比验证了多种降噪措施的降噪效果,并提出了一种能够有效降低电抗器产品噪声水平的降噪装置,实现降低产品噪声10 dB以上效果。新型降噪装置在特高压直流输电工程换流站噪声改造项目中得到应用,并取得了良好效果。     

干式空心电抗器振动的测试方法研究

针对高压直流输电中滤波电抗器在电磁力驱动下产生的振动,造成环境噪声污染的问题,文中从振动测试角度探究电抗器的整体振动情况。以激光多普勒测振技术为基础构建干式空心电抗器振动测试系统,实现在强电磁场环境下的振动测试。选取空心电抗器多层包封的不同位置,通过构建光路提出相应的测试方案,对不同测试点进行径向和轴向振动的测试,并且测量星形架的振动情况。最终测试结果表明提出的测试方案是可行的,为后续研究干式空心电抗器的振动噪声机理奠定基础。     

变电站铁心电抗器振动与可听噪声研究综述

文中对近年来铁心电抗器振动与噪声的研究进行了总结。考虑电抗器铁心材料及结构特点,得出硅钢片磁致伸缩效应、铁心饼间电磁吸引力及绕组受安培力作用是引起电抗器振动的主要因素。分析电抗器铁心振动时位移和加速度情况,测量超/特高变电站内电抗器设备噪声的声级及频谱分布,得出影响电抗器振动与噪声的主要因素包括激励源大小、选材及制作水平和安装运行环境。通过开发高效隔振器及高性能隔声装置能够有效减弱电抗器振动传递与噪声传播,设备主要材料及结构改进也能在一定程度上降低设备运行时的可听噪声。     

饱和铁心型超导可控电抗器对线路工频过电压的影响分析

运用超导电力技术研发的超导可控电抗器与电力系统传统的高压电抗器相比具有容量大、体积小、响应速度快等显著优势,其中饱和铁心型超导可控电抗器(saturated core superconducting controllable reactor,SCSCR)结构简单,且在超高压与特高压输电系统中起着限制过电压的重要作用。通过分析饱和铁心型超导可控电抗器的工作原理,在PSCAD/EMTDC中建立其电磁暂态模型,接入到500 kV超高压输电系统中进行时域仿真,观察其对不同类型线路工频过电压的影响,分析饱和铁心型超导可控电抗器的投入对高压输电系统抑制线路工频过电压的效果,为饱和铁心型超导可控电抗器在电网里的应用提供理论参考。     

双级磁阀可控电抗器振动仿真与试验

双级磁阀可控电抗器铁心振动主要取决于硅钢片的磁致伸缩效应,文中从内能机械能守恒的角度,对铁心磁致伸缩进行了理论推导。在瞬态电磁场和结构力场的基础上,应用有限元计算软件COMSOL对一台5 400 var的双级磁阀可控电抗器进行了仿真研究,仿真结果中旁轭点的振动加速度呈明显的周期性,并且振动主要集中在100 Hz,与理论推导相一致。并搭建双级磁阀电抗器振动试验平台,进行了试验研究,仿真数据和试验测量结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性,同时实验结果表明磁阀处的振动明显大于旁轭处。文中模型的建立对于电抗器设计阶段计算铁心振动大小以及降振研究具有积极意义。     

变电站铁心电抗器振动噪声测试及分析研究

针对某变电站10 kV串联铁心电抗器的振动与噪声较大,对其进行了振动与噪声测试,包括电抗器的固有频率测试,以及电抗器在加载运行状态时的振动与噪声测试,并对振动与噪声的相关性做了分析,得到了引起振动与噪声较大的原因,为后续的减振降噪提供了依据。     

特高压直流换流阀饱和电抗器振动声纹特性与松动程度声纹检测方法

饱和电抗器作为特高压直流换流阀的核心装备，运行中产生的振动声音包含大量的信息，其状态评估对换流阀的安全运行具有重要意义。该文提出一种基于优化S变换和改进深度残差收缩网络的饱和电抗器铁心松动程度声纹识别模型。首先开展了高频脉冲激励下的饱和电抗器振动试验，并测量了不同铁心松动程度下的声纹信号；其次在声信号频谱主值区间内，根据能量聚集性优化高斯窗参数来提高声纹图谱的时频分辨率；然后对松动后的声纹特性进行分析，发现高低频比和低频分量主频占比两个特征指标仅能对松动程度较高的状态做出预警；最后采用五个不同方位测点的铁心松动数据代入基于自适应参数修正线性单元的改进深度残差收缩网络中进行训练，来消除声纹图中的冗余信息，并对不同松动程度下的特征进行独立映射，从而增强共同特征的学习能力。研究结果表明，该文模型对电抗器不同铁心松动程度的平均识别准确率达到95.93%，优于传统深度学习算法，可为饱和电抗器在线监测提供重要依据。     

橡胶材料在电抗器中的隔振性能研究

特高压直流输电设备中电抗器在运行时不可避免地会产生振动,长期运行产生的振动容易造成噪声污染甚至设备损坏的安全事故。目前采用阻尼材料对电抗器振动隔离研究较为匮乏,而橡胶材料具有良好的阻尼性能,被广泛用于动载环境下的汽车、航天、电力等行业的振动吸收与隔离。以某特高压输电设备中的电抗器为试验对象,结合理论隔振模型,研究三种橡胶材料在电抗器振源与设备之间振动传输的隔振性能;采用非接触测振仪对振动进行测量,振动试验结果表明一款软木橡胶的隔振综合性能较好。     

特高压换流阀阳极饱和电抗器动态铁芯损耗模拟

阳极饱和电抗器作为特高压直流输电关键装备,其铁芯损耗直接影响换流阀的安全运行。以动态铁芯损耗模型为基础,基于有限元法开展电抗器铁芯损耗计算和涡流分析。应用复合B-H传感技术搭建二维磁特性测量装置,测量超薄硅钢片在高磁通密度下的磁化曲线、比总损耗曲线等磁特性参数。基于电磁有限元仿真,建立阳极饱和电抗器铁芯均质化模型,计算实际工况下的损耗功率,分析磁场、损耗、涡流等分布规律。结果表明:换流阀开通和关断的过程中,阳极饱和电抗器在脉冲电流激励下的铁芯损耗远高于正弦激励损耗。由于漏磁场的影响,铁芯的气隙两侧存在较大涡流,沿铁芯带材边缘形成环流,漏磁场损耗主要分布在铁芯表面。通过阳极饱和电抗器温升试验测得其外壳平均温度在实际工况下可达76℃,并由此验证了铁芯损耗计算的正确性。     

考虑磁致伸缩效应的可控饱和电抗器电磁振动分析

可控饱和电抗器由于其优良的工作特性,在电力系统和有色冶金等多种行业得到了广泛的应用。作为补偿用电设备,可控饱和电抗器能连续不断地调整其电抗值,改变其容量。由于可控饱和电抗器铁心结构的特殊性及交直流共同作用的工作特点,铁心的振动噪声较大,其振动噪声问题成为可控饱和电抗器应用发展的制约因素之一。本文基于开源型有限元分析软件建立了磁路-机械耦合模型,考虑电磁力与磁致伸缩效应作用,完成了不同工作状态下铁心磁场和振动的数值分析,得到了其磁场、振动的分布情况,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据和计算方法。     

高压直流换流阀用饱和电抗器性能研究

随着高压直流输电换流阀自主化的推进,换流阀饱和电抗器逐步实现了国产化并在工程中应用。为了进一步研究换流阀饱和电抗器的性能,文中结合某型式的±500 kV换流阀饱和电抗器,对饱和电抗器的水压耐受能力、直流损耗、饱和特性、温升水平、故障电流耐受能力及冲击电压下的阻抗特性等进行了研究,并将国产和进口饱和电抗器的各项性能进行了对比。结果显示,目前国产饱和电抗器的性能与进口电抗器并无差异,且部分性能指标优于进口电抗器,这既是国内厂家依托工程逐步提高的结果,也表明该型式的国产饱和电抗器的整体性能已达到国际先进水平,研究结果对后续特高压换流阀饱和电抗器的研制具有指导和借鉴意义。     

一种直流换流阀饱和电抗器的改进方案

针对直流换流阀电抗器运行时因工作磁通密度大范围变化引起的电磁振动、噪声及发热问题,提出一种可控直流偏磁的改进方案,即通过控制铁心饱和程度,减小工作磁通密度变化量的方法,达到了抑制磁致伸缩引起的振动和噪声、减小铁损引起的发热、缩短电抗器电流饱和时间的目的。首先阐述了改进方案原理,然后利用基于J-A理论的非线性电感和理想变压器建立改进后阀电抗器模型,在Simulink中仿真不同直流偏磁电流下的电抗器工作状态,最后进行了实验验证,表明了该改进方案的有效性。     

高压电抗器振动特性及实验分析

为进一步研究高压电抗器振动机理及特性,针对一台油浸式并联电抗器,根据其结构特点和受力情况,建立了绕组与铁心的振动数学模型,理论分析了电抗器振动特性;对油浸式并联电抗器进行振动实验,研究了不同测点的振动特性、最佳测点的选择、不同电压下振动变化规律与振动信号特征频率。研究结果表明:电抗器振动频率以100 Hz为主,内部铁心饼表面振动幅值最大,在油箱外部采集的振动信号与内部具有相同的振动特性,可以反映电抗器内部运行状态。研究结果为电抗器减振降噪以及基于振动法分析电抗器故障提供了有效信息与有效依据。