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℃     

油浸式电力变压器绕组与铁心振动特性研究

利用变压器振动测试系统,对在变压器油箱表面测得的铁心及绕组的振动信号进行研究.在理论研究影响铁心及绕组振动各因素的基础上,实验验证了在空载状态下油箱表面测得的,铁心振动信号的基频幅值与施加电压的平方以及绕组振动信号的基频幅值与流过绕组的负载电流平方都呈较好的线性关系.指出了铁心振动信号中含有高次谐波含量,且与施加电压的平方不存在线性关系,而绕组振动信号主要集中在100Hz处.提出了电网电压波动较大时必须考虑空载电压大小对铁心振动的影响,评价绕组的振动水平时必须考虑负载电流的大小.研究内容对于振动信号分析法的推广应用具有重要意义.     

状态监测技术在智能变电站中的应用分析

本文将对状态监测技术应用于智能变电站的方案进行分析,并结合四川电力系统的特点和经验,提出状态监测系统在智能变电站中的应用集成方案。智能主变压器状态监测单元的功主要有：监测变压器绕组温升、监测变压器油温、监测变压器局部放电、监测变压器铁心接地电流情况、监测套管的绝缘状况、监测变压器油中溶解的构成气体成分并分析。     

箔式绕组变压器优化设计

提出了箔式绕组变压器的一种优化设计方法.该方法考虑到箔式绕组电流引线的存在,为了满足铁心与引线之间的绝缘距离,铁心截面在优化设计时采用了不对称结构,与对称铁心截面结构相比,可以很大程度地提高铁心截面积.将一种改进遗传算法应用到铁心截面和整台变压器的优化设计中,基于优化后的不对称铁心截面对两台箔式绕组变压器进行了优化设计,在满足要求的情况下,成本分别降低8.63%和6.82%.     

电力变压器振动产生机理及影响因素研究

为了研究变压器振动的产生机理,针对饼式绕组结构的油浸式电力变压器,利用铁心和绕组的数学模型,分析了振动产生机理、合成过程以及不同运行工况对振动特性的影响。搭建了基于压电式振动加速度传感器的振动测试平台,针对变压器进行了空载、负载、功率因数、三项不对称度以及油温等变压器运行工况因素对于变压器振动特性影响规律的试验。结果表明:变压器最大分接时的基频振动分量大于额定分接时的基频振动分量;铁心以及绕组产生的振动信号在传递过程中并非线性叠加,箱体振动中基频分量随功率因数增加而增大;三相不对称运行状态下的变压器振动信号中存在50、150以及250Hz分量;变压器箱体振动随油温上升呈线性增长趋势,且温度系数在0.005~0.035的范围内与变压器容量无关。研究结果为基于振动信号分析的变压器监测技术的进一步发展提供了参考。     

风扇对中频变压器温升影响的三维仿真

温升是中频变压器的重要性能指标,如何降低温升是设计中频变压器的难题。用仿真软件FLUENT研究中频变压器温度场可以节省设计时间、优化结构、提高效率。用该软件对一台三相五柱干式中频变压器进行有限体积法计算,研究风扇在不同位置和不同进风角度时变压器的稳态温度场,得到相应的温升数据和场图。三维仿真结果获得了最佳风扇位置和风向角度;并提出了将两种方法相结合降低温升的中频变压器设计方案。     

基于振动特征的变压器的故障诊断

变压器振动的主要来源是铁心和线圈振动,铁心与绕组故障引发变压器振动信号变化,故障类型不同信号变化不同.基于自主设计的变压器振动信号采集系统,采集不同故障状态下的变压器振动信号.由于变压器振动信号噪声较多,首先采用基于遗传优化的匹配追踪算法对信号稀疏表示去除噪声,然后对降噪后的不同故障类型信号进行分析处理,最后确定故障诊断方法.研究表明:箱体振动的基频反映铁心的故障,高频分量所占比例反映绕组的故障.一旦出现铁心故障,基频分量会发生明显的改变,运用快速傅里叶变换计算主频幅值的能量即可诊断出铁心故障;绕组发生故障后,会产生大量的高频分量,运用小波-高低频能量算法求取高低频包络谱,对比低频分量与总能量的比值,即可确定故障为绕组垫块脱落故障.     

一种可用于高电压的新型环保干式变压器

介绍了一种可用于高电压的新型环保干式变压器的结构组成.这种变压器的结构特点是采用高压电力电缆作为变压器绕组,省去了绝缘油.通过对其温升、电场分布、暂态电压特性、短路阻抗、负载损耗等基本特性的分析认为,与传统变压器相比,这种变压器具有电压等级高、容量大、阻燃不爆、环保性能好、线路损耗小、绝缘强度高、结构简单等优点.     

干式变压器的特点分析及选型应用

随着生产以及生活用电的增加,特别是第二次世界大战之后,社会对于干式变压器又有了重新的认识。干式变压器具有良好的防潮性能以及供变电的可靠性,这是油浸式变压器所无法匹及的。本文从干式变压器的组成结构开始研究,对干式变压器的特点进行较为详细的分析,最后给出干式变压器根据负载性质以及干式变压器的使用环境来进行选型方面的应用。     

千式变压器的工程选型及应用

1．干式变压器的温度控制系统 干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的，今对TTC-300系列温控系统作一简介。     

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。     

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。     

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。     

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。     

空冷水轮发电机定子冷却结构设计与分析

为改善空冷水轮发电机的通风冷却效果,研究了电机定子冷却结构的设计与性能分析方法。以一台250 MW空冷水轮发电机为例,考虑定子绕组换位、槽钢、槽楔形状和各通风沟间的相互影响等因素,构建了定子流固耦合的物理模型和数学模型;采用数值法计算了每根股线的损耗;基于流体传热理论和定子温升特点,通过改变电机内定子铁心和通风沟的结构尺寸,提出了3种定子冷却结构;对比不同结构下求解区域内流体场和温度场,给出了电机定子最优的冷却结构。最后,通过实验对建模的准确性和方法的可行性进行验证,结果表明,相比通风沟轴向长度,铁心段轴向长度对定子槽内绕组温升影响更大,合理调整电机定子通风沟和铁心段的数量和轴向长度,可有效降低槽内换位绕组的最高温度。     

1000 MW级轴向氢冷汽轮发电机定子铁心通风系统

对采用轴向通风冷却系统的1000MW级汽轮发电机定子铁心的通风和发热进行了研究。对定子铁心，根据节点单元等效热阻网络法的要求，建立了定子铁心中典型的矩形单元、扇形单元、通风孔单元和齿顶单元模型，给出了这些单元等效热阻的计算方法，建立了各单元热平衡方程组。以一台930MW的水氢氢汽轮发电机为例，计算出了其定子铁心通风孔单元的通风和气体温升，以及每个铁心单元的温升，试验验证了这种方法的正确性。     

直流制式下机车变压器磁场分析及绕组电感计算

针对1台具有4个高压4个牵引绕组结构的机车变压器,用ANSYS软件分析了直流制式下机车变压器的磁场,并在此基础上计算了4个低压绕组的电感矩阵,讨论了4个低压侧绕组不同的连接方式对铁心磁场分布及绕组电感的影响.在比较计算结果及结合实际要求的基础上,推荐了一种较为理想的直流制式下变压器用做滤波器的绕组连接方式.     

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。     

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。     

新型不对称接线平衡变压器电磁设计

不对称接线平衡变压器是一种新型特种变压器,其短路阻抗需要满足一定的约束关系式.对不对称接线变压器的绕组,铁心进行了设计,最后验证了短路阻抗关系式.结果表明不对称接线平衡变压器设计是完全可行的,为变压器的研制打下坚实基础.