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。     

变压器差动保护误动及防范对策

差动保护主要是保护变压器绕组内部和引出线上发生的多相短路故障,以及变压器单相匝间短路和接地短路故障。实际运行中,变压器差动保护在非故障情况下可能发生误动。本文通过对主变压器的差动保护原理进行阐述,分析了可能引起差动保护继电器误动作的原因,并提出了切实可行的防范措施。     

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     

判断差动保护电流回路正确接线的方法

差动保护是大型变压器的主保护,主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器,继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差。理论上讲,正常运行及外部故障时,差动回路电流为零。由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致,互感器的二次接线正确与否将直接影响到设备的安全运行。差动保护电流回路接线是否正确,可通过相量分析法和带负荷检验法进行判断。本文将简要介绍这两种方法,并举出计算实例。     

Smith单相电容电动机电容器故障运行的建模

建立了Smith单相电动机电容器故障运行时在α - β - 0坐标系下的瞬态数学模型.此模型适用于任何接线方式的对称三绕组单相电容电动机电容器故障的瞬态分析,尤其便于计算机编程.通过实例进行仿真和试验,验证了该模型的正确性.研究表明,Smith单相电容电动机运行中电容器短路是一种较为严重的故障,有可能产生很大的冲击转矩,造成强烈的机械振动;电容器开路故障有可能使定子三相电流严重不平衡,致使某相绕组烧毁.     

电力变压器低压绕组变形故障的累积效应分析

本文分析了一起220kV电力变压器低压绕组变形的潜伏性故障,为绕组变形累积效应的理论研究与故障诊断提供了方法和数据支持。首先,在对一台正常运行中的220kV变压器做状态评价时,发现其频率响应分析及短路阻抗试验结果异常,初步判断该变压器低压绕组已变形且抗短路能力下降,及时采取返厂维修措施,消除了变压器存在的潜伏性故障隐患。其次,结合该变压器低压侧断路器的历次跳闸记录及其历次色谱分析、介损试验数据,分析并得出其低压绕组变形主要是由于短路冲击的累积效应造成。最后,根据状态评价结果及故障原因分析,给出了变压器日常运行维护的注意事项及相关建议。     

基于有源滤波器和斯科特变压器的同相牵引供电系统

提出了一种采用斯科特变压器和平衡变换装置的铁道牵引供电系统同相供电方案.平衡变换装置由两个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器两副边绕组的不平衡电流.无论负载实际的特性如何,经过变换之后在变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.文中分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了该系统的正确性.     

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。     

三角形接法三绕组单相电容电动机瞬态分析

对三角形接法的三绕组单相电容感应电动机的瞬态过程进行仿真分析．为了得到瞬态特性,建立了三角形(△)接法的三绕组单相电容感应电动机在αβ坐标系下的瞬态数学模型,编写计算机仿真程序,通过实例对三角形接法的三绕组单相电容感应电动机的瞬态过程进行仿真计算;用对称分量法分析了三绕组单相电容感应电动机最小不对称运行时需要满足的条件,并由此初步计算电容的数值,然后通过计算机仿真加以确定．对仿真结果进行分析．仿真结果表明：三角形接法三绕组单相电容运转电动机起动转矩较小,适合于对起动要求不高的风机泵类负载;对于起动要求较高或较大的恒转矩负载,可采用双值电容来实现．三角形接法三绕组单相电容电动机带负载的能力约为三相感应电动机在额定电压下对称运行时的0．7倍左右．     

大功率电力机车异步牵引电机的典型故障研究

通过分析相电流信号,对大功率电力机车异步牵引电机的两种典型故障——转子断条故障和定子绕组匝间短路故障进行故障诊断,建立电机故障情况下的有限元模型并进行仿真.结果表明,电机故障引起了三相电流不对称,基于故障后的三相电流,利用频谱分析法和对称分量法进行后处理运算,可以提取到明显的故障特征,能够有效的诊断转子断条故障和定子绕组匝间短路故障.实验所得结果与仿真及理论分析吻合,证明了故障模型的正确性,也验证了基于相电流信号的故障诊断方法的有效性.     

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。     

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。     

中性点不接地系统故障类型判断方法

本文分析了6～35KV中性点不接地电网中,由于各种线路故障导致线路三相电压不平衡,依据三相电压的变化规律,从而判断出各种线路故障类型,对变电站值班人员迅速查找出线路故障,予以排除,确保电网安全运行有重大意义。     

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。     

阻抗匹配平衡变压器短路计算的相分量法

本文根据阻抗匹配平衡变压器ＡＢＣ三相结构不对称的特点，采用相分量法推导了当牵引负荷母线侧出现各种短种故障时，三相侧与二相侧的短路电流计算公式，实测结果证明了计算公式的正确性，这对阻抗匹配平衡变压器的设计，运行过程中的故障分析以及继电保护动作参数的整定具有一定的理论意义与实用价值。     

含电压逆变型分布式电源配电网的短路电流计算

分布式发电接入改变了配电网潮流和短路电流分布,其提供的短路电流将对电网保护和重合闸动作产生影响。文中通过研究电压控制逆变型分布式电源(IIDG)的故障响应特性,分析配电网不对称故障时IIDG三相平均功率与正负序网功率关系,建立计及电压型IIDG对称控制特征的短路计算序分量模型。根据IIDG与配电网正负序网络的交互作用,推导电压型IIDG的故障电流变化规律,提出计算含电压型IIDG配电网短路电流的对称分量迭代算法。在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立电压型IIDG的电磁暂态模型,仿真验证了该方法的正确性。     

基于磁-热-流耦合的非晶合金变压器运行特征分析

非晶合金变压器绕组及其铁心一般采用矩形结构,其运行损耗引起的不平衡温升更易导致绕组绝缘劣化,影响供电可靠性。针对非晶合金变压器特殊的绕组结构,分析计算非晶合金变压器绕组温升,预测其热点温度,对矩形绕组结构变压器的设计优化和运行控制具有理论指导意义。本文基于三维磁-热-流多物理场耦合仿真计算和温升试验,以一台型号为SBH15-M-200/10的三相油浸式非晶合金配电变压器为研究对象,分析其额定负载下的运行特征,仿真计算各绕组的热点温度,并通过短路法温升试验对仿真结果的正确性进行了验证。研究表明：三维磁-热-流多物理场耦合计算非晶合金变压器绕组热点温度值与温升试验结果的相对误差小于5%,所研究非晶合金变压器绕组的热点温度出现在B相低压绕组的中上部,热点温度达到64.77℃     

基于模块化多电平换流器的直流系统故障电流分析及故障穿越测试

半桥型模块化多电平转换器(half-bridge modular multilevel converter,HBMMC)具有阻止直流链路中的短路的能力,而全桥型模块化多电平转换器(full-bridge modular multilevel converter,FBMMC)可以产生双极性电压从而阻止直流链路中的短路电流快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。研究极间短路故障的特征及其数学模型,提出计算故障电流的改进分析法。基于临界故障电阻分析,研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输系统的直流短路穿越的能力。分别模拟两种运行模式:第一种运行模式中MMC可以用无功功率支持交流电网,但不会传输有功功率;第二种运行模式中MMC可以在故障期间传输有功功率。在PSCAD/EMTDC软件中构建FBMMC-HVDC仿真模型,验证所提概念的可行性。