脉冲作用下Tesla变压器绕组形变故障机理

Tesla变压器在高功率脉冲电源中占有重要地位,其次级绕组是机械故障损坏的主要部位.为了研究次级绕组充电过程中所受动态电磁力以及绕组机械故障机理,建立了有限元模型与集总电路相结合的绕组受力仿真模型.先使用COMSOL有限元分析软件提取Tesla变压器的分布参数,构建求解集总参数电路得到次级线圈的电位电流分布,然后将电流分布赋给有限元模型中的次级线圈作为磁场场源,计算磁场以及电磁力分布.仿真结果验证了平行于锥形线圈母线上的电磁力分量是引起绕组线圈错位的主要原因,且错位力的分布集中在两端,垂直于线圈母线上的压紧力有抵抗绕组变形的能力,在同样卷绕力下大径端的压紧力最小,是整个绕组受力的薄弱点,与实际统计结果大径端处故障频率高一致.在Tesla变压器的设计中应着重考虑加强次级绕组大径端处的机械强度.     

基于软打分机制——多模态融合的真实开关柜局部放电模式识别方法

局部放电类型与开关柜早期绝缘劣化程度密切相关,准确识别开关柜局部放电类型是改善开关柜运行状态,保障电网安全的重要手段。文中设计了真实开关柜中易产生的尖端放电、悬浮电位放电、强垂直分量沿面和弱垂直分量沿面放电4种局部放电类型。利用特高频传感器、暂态地电波传感器、超声传感器和高频电流线圈对开关柜的局部放电进行多模态融合检测,分析了同一缺陷下不同传感器的检测灵敏度以及不同缺陷类型的谱图特性。提取谱图的放电密度分布特征参量为正负峰值差Dpn、边沿积分差值Dei、前端均值差Dav、前端放电数占比Pfd和相位横向跨度Tr。提取谱图的轮廓特征参量为与缺陷标准轮廓的相关系数r。将所提取的特征参量融合得到表征开关柜局部放电模式的新特征体系,并提出了一种基于软打分机制的开关柜局部放电模式识别方法。该方法解决了传统识别方法谱图特征单一、识别准确率低、识别类型不精准的问题,为开关柜设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

利用振动法进行变压器在线监测的应用研究

介绍了用振动法在线监测变压器绕组、铁心和有载分接开关的应用状况,研究了应用该方法的原理、测量方案以及判据,说明了振动法是一种切实可行的方法.     

变压器绕组温度场的二维数值计算

分析变压器绕组的热源和散热条件 ,应用传热学和流体力学的原理建立其温度场和绝缘油流场的有限元方程 ,并确定了边界条件。得到绕组温度场和绝缘油流场的分布 ,并与实测温度值进行了比较 ,误差均在 1K范围内 ,证明了此方法的正确性。     

电缆变压器绕组温升的数学估计

通过有限元数值计算 ,研究了外界因素变化对电缆变压器的绕组温升 (包括最高温升和平均温升 )的影响 ,并得到了相应的拟合曲线。通过最小二乘线性回归提出绕组温升的数学估计。     

高压输电线路和变电站雷电防护的现状与发展

综述了国内外各种防雷研究成果:分析了架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器等常规输电线路防雷措施的特点及局限性,介绍了新型输电线路结构、防雷保护间隙、可控放电避雷针等输电线路防雷新技术;论述了变电站直击雷防护和进线段保护的具体措施,以及站内重要电气设备如变压器、断路器、电抗器等的防雷保护,探讨了变电站接地网的降阻技术。指出输电线路和变电站的防雷是一个综合性课题,在防雷工程实践中,根据技术经济比较设计最适宜的综合防雷保护方案,以及进一步研究和完善适合于特殊地理环境的防雷新技术是今后的两个主要研究方向。     

三相共箱式GIS局部放电超高频信号特征的研究

GIS在制造和装配过程中难免会留下一些潜伏缺陷,导致在运行中引起GIS内部局部放电。研制了一种超高频宽带振子天线——套筒天线传感器,并对其性能进行了仿真计算,结果表明可以用作局部放电检测的超高频传感器。为研究三相共箱式GIS中存在缺陷引起的局部放电超高频信号的特征,建立了6种典型缺陷模型来模拟局部放电故障,采用自建的局放检测系统测量得到了各种缺陷下GIS局部放电的宽频带特征,为三相共箱式GIS局部放电缺陷的监测和诊断奠定了良好的基础。     

基于压电材料的变压器振动能量收集装置研究

变压器振动信号在线监测是检测变压器运行状态的重要手段,振动传感器的供能方式制约了振动检测方法的应用。为了实现振动传感器取能,文中设计了一种基于压电材料的变压器振动能量收集装置,利用收集的振动能量为振动传感器供电。首先,根据变压器振动特性,采用多模态取能方式,建立三悬臂式压电取能结构的输出电压与输出功率模型。其次,通过Comsol Multiphysics仿真分析能量收集装置输出功率和外加激励频率的关系。最后,搭建变压器振动能量收集实验平台,测得压电式能量收集装置的实际输出功率为11.547 μW。利用振动能量收集装置为振动传感器供电,可以保障在线监测设备的供电,减少外接电源对设备安全稳定运行的影响。     

复合绝缘子接地电流的测量及其特性研究

目前检测复合绝缘子污秽状况的主要方法是泄漏电流法。这种方法需要在绝缘子上加装电流传感器,加大了测量难度和危险性。文章提出了通过测量绝缘子接地电流来检测复合绝缘子表面污秽程度的方法.对复合绝缘子的接地电流特性进行了研究,分别建立了复合绝缘子接地电流、体泄漏电流和表面泄漏电流的测试回路,对洁净和污秽条件下复合绝缘子上述3种电流进行了测量和比较分析。试验结果表明：污秽条件下复合绝缘子接地电流及表面泄漏电流的幅值比洁净条件下的都有明显增大,而且增大的幅度基本相同,而波形上谐波成分大大减小,但体泄漏电流基本没有变化。因此,通过测量复合绝缘子接地线上的接地电流可以用于检测出复合绝缘子的污秽程度。     

滤波电容器振动与噪声多倍频现象及其产生机理模型

一般认为,在高压直流输电系统中滤波电容器的振动与噪声频谱为谐波电流各频率之间的差频、和频及每个谐波的二倍频。但某些电力电容器在测试中噪声频谱与目前电容器振动噪声机理所预测的并不一致。为此对该现象进行了研究,旨在完善滤波电容器振动与噪声的产生机理。试验结果表明,在加载单频谐波电流时,电容器噪声呈现出2种频率特性:1)噪声频谱为谐波电流频的整数倍;2)噪声频谱为谐波电流的偶数倍。这种电容器噪声特性称为多倍频现象。基于Lagrange力学原理,构建双极板电容器振动的动力学方程。将电容器极板间的电势能作为一种非定常外势能作用,并近似到极板间距的二阶项来反映电场与振动间的耦合作用。通过求解动力学方程,得到与试验结果一致的振动频谱。研究发现,引起电容器出现多倍频现象的原因是电场力与极板振动间存在耦合作用。当加载电流频率或其2倍频与电容器本身固有频率很接近时,多倍频现象更加显著。