变压器绕组累积形变模拟与仿真

随着现代电力系统的建设与发展,短路电流水平不断攀升,甚至超过了有些变压器耐受水平。对变压器进行校核可以及时发现绕组缺陷,有利于电力部门维修进而避免电力事故的发生。为此,提出了考虑短路电动力累积效应的变压器校核方法。首先,分析了变压器绕组形变累积效应与短路电流冲击次数的关系;其次,利用有限元方法和有限元软件,搭建了模拟了短路情况下变压器漏磁场-电动力冲击-绕组形变的累积效应仿真模型;最后,在已构建仿真模型的基础上,对实际运行变压器绕组形变情况进行了模拟分析。研究结果可作为变压器校核提供参考,具有较重要的理论参考意义。     

变压器绕组短路故障多特征融合诊断

绕组匝间短路是变压器最常见的初期故障类型之一.为了提高轻度故障的诊断准确率,考虑绕组短路电流、绕组温度、电流密度和磁通偏移特征,提出了变压器绕组短路故障的多特征融合诊断方法.首先建立了变压器绕组短路的COMSOL空间模型,将仿真结果和理论计算结果进行对比,证明空间模型的正确性.然后,对变压器轻度故障时进行了故障模拟和故障特征分析,提取其电流特征参量、温度特征参量、电流密度偏移率和磁通偏移率作为故障特征.采用BP网络进行故障识别.变压器的工程诊断实例验证了本文方法的有效性.     

突发短路条件下变压器绕组振动特性的仿真研究

为了研究小容量电源条件下变压器绕组在短路冲击下的振动特性,建立了基于冲击电流发生器的变压器短路冲击振动试验平台,根据一台单相10/0.4kV变压器的结构参数,利用场-路耦合的有限元算法,获得了短路冲击下变压器绕组的电流变化规律,并与试验结果进行对比,验证了仿真方法的正确性。在此基础上,提取高低压绕组端部、中部线饼轴向电磁力的变化规律,利用瞬态动力学获得了高压绕组不同线饼在冲击电流下的振动响应。研究结果表明:三维有限元模型的场-路耦合算法可以准确地获得试验平台的电流特性;短路冲击下绕组轴向振动最大加速度位于绕组高度的1/4和3/4位置处,可以在油箱表面正对该位置的区域进行振动监测;绕组同一线饼中垫块间线匝振动加速度大于垫块所在位置的振动加速度;由于惯性,绕组轴向振动加速度最大值的时刻滞后于电流幅值最大的时刻。     

变压器纵绝缘设计中冲击响应电压分布的仿真分析

讨论了不同频率下电力变压器绕组等值电路的建立原则,提出了一种适用于高频冲击作用的变压器绕组等值电路模型。采用pspice仿真软件对雷电波冲击作用下变压器绕组的暂态响应电压进行了仿真分析,比较了两种不同设计方案中变压器绕组的冲击响应电压分布情况,验证了变压器绕组分区绝缘结构的合理性。     

短路冲击下变压器振动频响函数研究

针对离线测试方法无法对遭受短路冲击后的绕组状态进行在线评估和诊断的问题,提出了一种利用冲击电流下绕组振动的频响函数来表征绕组机械状态的方法。该方法利用振动信号和冲击电流构建了单输入多输出的振动系统,通过自功率谱密度函数获得短路冲击下变压器绕组振动的频响函数,并利用相关系数对多次短路冲击下绕组振动频响函数的相关性进行分析。对一台220kV变压器短路冲击试验的研究结果表明,在多次短路冲击中,不同频响函数间的相关系数与相电抗的偏差之间存在一定的负相关关系,即相关系数随相电抗的偏差增大而降低,相电抗偏差越大,相关系数越低。该方法可以利用短路故障时的录波信息,通过绕组的振动频响函数和两次短路冲击的相关系数来表征变压器绕组的机械状态。     

基于布拉格光纤传感的变压器绕组多次短路冲击应变

布拉格光纤光栅传感器（FBG）最重要的应用之一是在结构表面进行应变测量。为研究变压器绕组在短路冲击过程中的绕组受力情况,本文通过COMSOL软件建立试验变压器的短路冲击有限元模型,仿真得到理论电磁力,通过公式计算得到理论应变;进行了110kV真型变压器短路冲击试验,利用FBG传感器对绕组状态进行监测,观察其中心波长变化量,并通过光-力理论转换方程计算得到实际应变。将实际应变、理论应变进行对比分析,发现误差在5%以内,验证了可采用布拉格光纤传感法用于变压器绕组短路冲击应变检测的可行性和准确性。通过本次研究表明FBG传感器测量精准,可以通过这种方法对变压器绕组变形进行测量,具有较大的实际工程意义。     

频率响应法对变压器绕组变形的测试与分析

电力变压器在运输中受冲撞或在运行中不可避免地遭受各种故障短路电流的冲击。变压器出口附近一旦发生短路故障,变压器绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动应力作用。如果绕组内部机械结构存在薄弱环节,承受不住电动力的冲击,变压器线圈必然会产生绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象,严重时甚至导致线圈突发性损坏事故。频率响应法利用扫频技术,通过测试变压器绕组频率响应特性曲线进行横向或纵向比较,可准确诊断变压器绕组变形情况,因此得到广泛应用。     

不同纳秒脉宽电压下变压器绕组电压分布研究

为研究快速暂态过电压(VFTO)、雷电波进入变压器引起高压绕组电压分布的规律,进行了不同纳秒脉冲宽度电压下绕组电压分布研究。基于一台带抽头的10 k VA-220 V/2 400 V变压器,搭建试验平台,测量和分析了不同脉宽电压下的绕组电压分布;基于COMSOL Multiphysics有限元软件计算了绕组电容参数矩阵并建立多导体传输线模型(MTLs),仿真计算了绕组电压分布;使用MTLs仿真计算和试验测量得到的绕组电压分布具有很好的一致性。深入分析得出:除波头时间外,脉冲宽度是影响绕组电压分布的重要原因,电压脉冲宽度越小,绕组电压分布越不均匀。     

变压器匝间短路故障电-磁-热多物理场协同分析

电力变压器是电力系统的关键核心设备,变压器的运行状态直接影响供电的可靠性。针对实际实验中变压器匝间短路系列故障设置困难问题,采用有限元仿真软件建立与实际变压器一致的电磁场仿真模型,分析了变压器空载时电流电压特性,验证了模型的准确性;建立了变压器低压侧匝间短路故障仿真模型和电路模型,得到了匝间短路时绕组电流变化趋势和电磁关系变化方程。研究了短路匝数不同对变压器绕组电流和电磁参数的影响,从短路4匝到16匝,短路电流最大值从14.5 kA降到4.2 kA,磁场的最大值为正常值的20多倍;建立了变压器三维温度场模型,对比了变压器正常和不同匝间短路故障工况时的温度场分布,发生4匝短路故障时,匝间短路绕组部分温度达到500 ℃,并且随着短路匝数的增加短路绕组部分温度上升,而其他部分温度变化在100 ℃以内,结果表明匝间短路故障会严重影响短路绕组部分温度场分布,而对其它部分影响较小     

油浸式变压器绕组饼间热阻的稳态热流法

油浸式变压器的热点温度是影响变压器负载的关键因素。当变压器正常运行时,绕组产生的热量部分传递至饼间水平油道的油流。在根据变压器内部热分布建立热路模型时,绕组饼间的热阻特性尚未考虑,因此忽略水平油道的流动状态,基于稳态热流法提出模拟油浸式变压器绕组饼间环境的构想,搭建实验平台,利用实验测得的数据计算出绕组饼间的单位面积热阻,并对计算结果进行分析,为建立更精准的分布式参数热路模型做基础。     

汽轮发电机定子绕组内部故障的参数计算和仿真

为了对汽轮发电机定子绕组内部故障进行快速保护以减轻造成的损害 ,必须对各种内部故障瞬态有全面的分析。论文用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算了汽轮发电机内部故障时的实际回路参数 ,并简化考虑了实心转子的涡流效应。用多回路方法仿真研究了定子绕组的各种内部故障瞬态。通过对一台模拟发电机的内部短路试验与仿真结果的对比 ,证明了该文提出的多回路模型和方法的正确 ,为研究汽轮发电机内部故障瞬态及其保护方案提供了理论基础。     

静电除尘用大功率高频高压变压器漏感的研究

大功率高频高压变压器作为静电除尘高频电源系统的关键部分之一,其分布参数不仅直接影响系统特性,也是设计LCC串并联谐振电路的关键。本文基于能量法,提出了一种采用变压器尺寸数据计算漏感的新方法,之后,建立了变压器三维模型并用有限元软件ANSYS仿真验证了绕组磁场分布曲线。最后通过与静电除尘用72kV/85kW大功率高频高压变压器实际产品的试验数据进行比对,验证了该方法的有效性,且对实际生产有一定的指导意义。     

变压器绕组频率响应曲线综合分析

根据变压器绕组参数的理论计算,对频率响应曲线在不同频段下对绕组变形的敏感程度进行分析,对变压器绕组频晌曲线的变化与各种变形之间的关系进行粗略分析,为变压器绕组变形故障的诊断分析提供参考。     

高频变压器绕组布局对分布参数和功耗的影响

高频变压器绕组的绕制结构、不同层绕组的连接方式及绝缘层厚度等绕组布局情况会影响分布参数及对应的功率损耗。为减小高频变压器分布参数,降低功率损耗,首先分析了不同绕组布局情况对分布参数的影响,明确了绝缘层厚度是影响分布参数的主要因素。在Ansoft Maxwell软件中搭建了不同绕组结构高频变压器模型,得到了分布参数及功率损耗随绝缘层厚度变化的曲线。仿真结果证实了理论分析的正确性并最终确定绝缘层厚度值为1.1mm。最后对设计的高频变压器进行了分布参数及功率损耗测试,高频变压器效率可达99.4%。     

基于FRA的变压器绕组变形的分频段研究

变压器绕组在较高频率的电压作用下,每个绕组本身均可视为一个由线性电阻、电容、电感等分布参数构成的无源线性双口网络,通过对该双口网络的研究可以得到变压器绕组在各个频段的等效模型.频率响应分析(frequency response analysis,FRA)是变压器绕组分频段研究的主要方法.介绍了FRA的原理,分析绕组参数变化对不同频段频响曲线的影响,给出了变压器绕组在不同频段的具体等效模型.     

变压器绕组局部放电脉冲响应的相关分析及电气定位

为了对电力变压器中的局部放电源进行电气定位,研究了局部放电脉冲在变压器绕组中的传播过程及其在变压器外部测量端引起的响应。该文采用模拟试验和仿真分析相结合的方法,组建了放电脉冲模拟电流的产生装置,据此在变压器绕组上进行了试验,并建立了相应绕组的等效电路进行了仿真分析。试验中在绕组端部检测点得到的实测响应和仿真中所得到的分析结果具有一定程度的相似性。提出了变压器绕组中局部放电的一种电气定位方法,通过局部放电信号和仿真响应的相关系数,来确定局部放电位置。     

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。     

变压器感应耐压试验原理与计算

变压器的感应耐压试验是检测其绝缘性能的一项重要试验项目,但由于变压器有多种绝缘结构,其试验方法和要求也不相同,这就使变压器绕组在试验电压下的电压分布关系变得复杂。本文分析了变压器因绝缘缺陷引起的故障原因,通过试验实例,合理的选择试验方法,从理论上对变压器绕组在感应耐压试验中的电压分布关系进行分析与计算。     

电力变压器热故障的在线诊断技术

提出了基于变压器表面的红外热图像对变压器热故障进行在线诊断的方法。利用红外热像仪实时拍摄变压器表面的热图像,建立其温度分布场。根据变压器的表面温度、内部结构参数、物理特性参数和环境温度,建立其传热模型,对变压器内部铁芯故障点温度进行反演计算,通过与离线DGA诊断结果进行比较,证明了该方法的可行性,实现了变压器热故障的非接触、在线诊断。     

变压器内部故障的仿真模型及特性分析

在分析单相双绕组变压器数学模型的基础上，建立一种以磁链作为状态变量的单相变压器内部故障仿真模型．基于所建模型，对双绕组变压器正常运行时典型励磁涌流和绕组匝地匝间短路故障时一次侧电流进行仿真计算及特性分析，仿真波形与理论分析相吻合，验证了所建模型的正确性和有效性。