基于多物理场耦合的非晶合金变压器短路特性分析

非晶合金变压器具有显著的节能优势,但是抗短路能力不足。针对在实际试验研究中非晶合金变压器绕组短路系列故障设置困难问题,本文基于电磁场-结构力场-温度场的瞬态多物理场耦合理论,建立变压器有限元三维模型。仿真了低压侧出口三相短路条件下非晶合金变压器矩形绕组的短路特性,研究了非晶合金变压器发生短路时温度剧烈升高所带来的热应力对绕组形变的影响。并对单独电磁力作用和电磁力热应力耦合作用下的绕组应力和形变进行了对比,计算结果表明热效应会对变压器形变产生较大影响,造成矩形绕组多处严重变形损坏。短路温升是变压器变形损坏不可忽略的因素,同时也是提升变压器抗短路能力中需要重点考虑的问题。     

SBH15型非晶合金变压器短路电动力分析及优化措施

为提高非晶合金变压器矩形绕组抗短路能力,基于三维场-路耦合的多物理场对绕组短路电动力的分布特性进行研究。以一台SBH15型非晶合金变压器为研究对象,采用COMSOL仿真建模对其短路状态下电流、漏磁以及电动力分布进行分析研究,揭示短路电动力沿绕组的分布规律,并确定承力薄弱点。研究表明,矩形绕组长轴所受短路电动力大于短轴,且在长轴转角处尤其明显。最后,对其承力不足之处提出优化措施建议。研究成果对进一步提高非晶合金变压器抗短路能力具有工程实用价值。     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

油浸式电力变压器温度场分布的计算分析

为更准确地掌握油浸式变压器的内部温度场分布,为其绝缘寿命评估提供依据,在分析变压器产热散热机理及导热途径的基础上,依据对流传热和热辐射特性及温度场计算的流固耦合模型,在多物理场仿真软件COMSOL中实现了变压器温度场分布的建模计算;得到了绕组的温度分布。绕组从下到上的温度分布大致为低—高—低走势,热点位于低压绕组上半部分。同时将计算结果与变压器温升试验实测数据进行了对比,两者吻合较好,绝对误差5.3%以内,说明了计算结果的正确性。在此基础上还分析了负载系数、水平油道高度和油流挡板设置对绕组温升的影响。     

电力变压器铁芯温度场的数值模拟研究

变压器铁芯温度场是比较典型的流体-构件耦合场.本文系统论述了这种耦合场的数值模拟方法,对铁芯工作磁密、油道尺寸、油流速度、进油温度等影响铁芯温升的因素进行了分析计算.试验结果表明,适当提高工作磁密、合理设计油道尺寸、综合考虑油道设置、尽量采用较高油流速度和较低进油油温对提高变压器运行效益、降低铁芯温升是有实际意义的.     

直流偏磁下变压器绕组及垫块振动特性分析

直流偏磁使得变压器绕组振动加剧,目前采用将绕组简化为忽略垫块结构的圆柱模型的建模方法误差较大.建立包含垫块的线饼式绕组精细化模型,通过电磁场-结构场-流体场多物理场耦合的方法,在对直流偏磁下变压器磁场分布进行分析的基础上,对绕组及垫块的振动位移特性进行研究且进行实验验证.结果表明:直流偏磁下变压器漏磁增加且在特定角度分布集中,绕组在对应位置出现新的不平衡单边振动模式,绕组局部位移的不平衡使得垫块脱落的可能性增加,变压器抗突发能力下降.此研究可为变压器直流偏磁下运行状态监测提供理论指导.     

变压器绕组热点温度热电类比计算模型仿真分析

变压器绕组的热点温度是决定变压器过载能力和油纸绝缘老化率的关键因素。在传统热理论基础上,考虑了温度对油粘度的影响,结合热电类比方法和IEEE推荐的热点温升模型提出一种预测变压器绕组热点温度的仿真模型。采用Runge-Kutta方法求解变压器实时的顶层油温和变压器绕组的热点温度,并与100kVA/5kV(ONAN)试验变压器的实测温度数据进行对比,仿真结果与实测数据有较好的一致性。     

非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的校核模型

基于分枝型失稳理论,建立了非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的有限元校核模型.通过压曲分析可以得到矩形结构线圈的极限压缩力及不同压缩力作用下的压曲模态.对几起非晶合金变压器内绕组的辐向短路耐受能力进行了校核,实验证明了所提计算模型的合理性.与此同时,对影响矩形线圈辐向抗短路能力的因素进行了研究.研究结果表明:撑条的最大间距是防止绕组局部屈曲的最关键因素,绕组内部多处的撑条处于完全失效的支撑状态是导致非晶合金变压器辐向短路强度不足的原因之一;变压器的辐向极限载荷与导线辐向厚度的三次方近似成正比,因此增加导线的辐向厚度对提高非晶合金变压器矩形绕组抗短路能力的效果较明显.     

热辐射和绕组绝缘纸对自然对流下的变压器温度影响

为考虑在实际中热辐射和绕组绝缘纸对变压器自然对流的温度场影响,文中以 1台SSZ20-63000/110的油浸式变压器为原型,建立了包含垫圈、绝缘纸筒、压板、绕组绝缘纸和黑体热辐射的变压器热点温升物理计算模型,通过一种基于有限元的方法研究了热辐射和绕组绝缘纸对变压器自然对流的温度场影响。结果表明：在自然对流情况下,热辐射会使得绕组的热点温度和温升值发生小幅度升高,而绕组表层绝缘纸使得绕组的热点温度和温升值大幅度升高;热辐射不会影响热点的位置分布,而绕组绝缘纸会使热点位置发生下移;虽然热辐射对绕组的热点温度影响较小,但是和绕组绝缘纸一起考虑时影响较大。可见仿真计算时最好不要忽略热辐射和绕组绝缘层,否则与实际值相差过大。     

基于Comsol多物理场仿真的短路工况下变压器轴向电磁力的计算

过大的短路电磁力会影响变压器的安全运行及电网的稳定性。为了计算研究短路条件下变压器绕组的轴向电磁力,本文建立了110 kV/38.5 kV/10.5 kV的变压器“磁场-电路”耦合模型,使用Comsol Multiphysics软件对三相高压对中压绕组短路工况下的变压器进行了仿真,并得到了铁心磁密和内部辐向漏磁磁密的分布,B相高压中压绕组所受的轴向电磁力,以及在不同电流载荷下绕组所受轴向电磁力的变化规律。结果表明,变压器内部辐向漏磁磁密主要集中在绕组端部,峰值可达0.03 T,绕组中间位置,辐向漏磁磁密为0。绕组所受轴向电磁力的频率主要为50 Hz和100 Hz,且随着短路时间的增加,其二倍频特性愈加明显。随着短路励磁电流增加,绕组受到的轴向电磁力也会增大,且轴向电磁力增幅等于电流增幅的平方。     

基于顶层油温的变压器绕组热点温度计算改进模型

油浸式电力变压器绕组热点温度是影响变压器绝缘寿命的重?瘟浚氡溲蛊鞫ゲ阌臀旅芮邢喙亍？悸欠窍咝匀茸?变压器断路阻抗、油粘滞度以及绕组损耗随温度的变化,引入粘滞度与损耗关于温度变化的修正因子,提出一种基于顶层油温的变压器绕组热点温度改进模型。模型参数选用Levenberg Marquardt算法进行估算。对比实验室温升用试验变压器实测数据,该模型在欠负载(90%)、额定负载(100%)以及过负载(110%)下,显示了较好的一致性,特别在动态负载下,能够较好地描述各暂态温度变化情况,为变压器绕组热点温度计算提     

Reducing the core loss of amorphous cores for distribution transfor mers

Although amorphous alloy ribbons have lower core loss,serious loss deterioration occurs in amorphous cores constructed from amorphous alloy ribbon for distribution transformer.In the present study,the ...     

电力变压器的节能新趋势

节能降耗是未来电力变压器的重要发展方向。本文分析与总结了几种具有发展前景的变压器节能新技术,包括采用多级接缝铁心结构与非晶合金铁心材料,绕组采用高温超导技术。     

树脂绝缘干式变压器内部温度场分布仿真研究

干式变压器内部的温升情况直接影响到变压器的实际运行。该文利用有限差分法的原理,建立了干式变压器的温度场数值仿真计算模型,并开发了相应的仿真计算软件。获得了 Ｓ Ｃ８１ ０００／１０ 变压器铁芯和高低压线圈的温度场分布情况,进行了相应的现场温升试验,得到了仿真结果和试验数据相吻合的结果。计算表明,低压线圈的最热点位于线圈上表面内侧,高压线圈的最热点位于线圈内部,为监测设备运行情况的热电偶埋放地点提出了建议,对产品设计、运行有一定意义。     

双水内冷调相机转子线圈强励温升数值模拟

为分析某双水内冷调相机转子线圈的强励能力,采用计算流体力学软件Fluent,对调相机转子线圈在强励工况下的瞬态温度场进行三维数值模拟。按照实际尺寸建立了转子线圈的三维物理模型,通过网格划分和控制方程的耦合求解,获得了转子线圈强励工况下铜温及水温的瞬态分布,同时将三维数值模拟结果与一维近似计算结果进行比较,指出了传统一维近似计算方法的缺陷。结果表明,三维数值模拟计算方法具有更高的计算精度。研究成果对双水内冷调相机转子线圈瞬态温升的理论计算及其温升裕度的设计具有重要的指导意义。     

光纤变压器绕组温度在线检测系统

针对变压器内绕组易发热的情况,研制了一种新型的光纤式温度在线检测系统。该系统基于光纤Bragg光栅传感原理,对接收到的光信号进行解调,实现对变压器绕组上易发热点进行实时在线监测。光纤光栅测温系统具有抗电磁干扰能力强、体积小、耐腐蚀、绝缘性能强等优点,对变压器整体的智能化测试有重要意义。