利用有限元法进行电力变压器绕组电动力的分析计算

利用有限元算法分析了三相电力变压器绕组各线匝在不同运行模式下电磁力的振动 ,并用电路参数的不同取值对应变压器的不同运行模式—空载、常态和短路 .分析结果表明 :内绕组在径向受到压力 ,外绕组在径向受到张力 ,内、外绕组轴向电磁力比径向力小很多 ,而相邻线饼或线匝间由于电磁力的原因存在相互挤压 .尤其在短路条件下 ,巨大的电动力将使变压器线圈产生变形 ,其局部或整体受到破坏 ,最后导致变压器发生故障     

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。     

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     

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。     

浅谈变压器抗短路能力

随着电网改革的推进，对于变压器性能的要求越加严格，尤其是对变压器的抗短路性能要求也在不断提高，因此将变压器抗短路能力列为的一项重要指标，本文通过变压器运行中短路故障分析，真实事故照片的列举，并结合实际工作经验，剖析导致此类事故的各方面因素，提出变压器电磁计算、结构设计、工艺流程上应采取的相应措施，从而避免类次事情的发生，提高变压器绕组承受短路事故的能力。     

同步发电机偏心与绕组短路故障对磁场及电磁振动的影响

以1台6 MW汽轮同步发电机为例,对转子静偏心、定子匝间短路及其联合故障下的磁场、电磁力和电磁振动进行研究。在气隙磁场不对称情况下,以等效电路为基础的经典算法将不再适用,为此建立发电机的有限元模型,基于瞬态磁场的计算结果,给出不同故障类型下的气隙磁场变化特征,并得到发电机不同运行状态下的径向电磁力及其与对应故障参数的变化关系。将电磁力作为载荷,对发电机的电磁振动进行研究,通过比较正常运行和故障运行状态下的位移曲线,定性分析不同故障对电磁振动的影响。研究结果表明:且该振动特征可以为发电机偏心和绕组短路故障诊断提供理论依据。     

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。     

变压器内部匝间短路故障分析及判断方法

对运行中的变压器内部短路的故障及异常现象做总体分析，指出短路故障的几种分类，并对故障产生的原因加以说明，给出判断故障的方法，重点对变压器一侧一次绕组线圈匝间短路进行探讨和分析。     

变压器匝间短路分析及研究

绕组匝间短路是电力变压器内部故障的主要形式。本文在对变压器匝间短路进行理论分析的基础上,运用MATLAB对变压器匝间短路状态进行仿真,阐述其故障特征。     

一种短路电动力分析及预防

电力变压器运行过程中，短路事故是难以避免的，它将带来严重的经济损失，为提高短路变压器的抗短路能力，从分析变压器绕组产生的电磁力入手，探讨了设计、工艺、结构与装配等方面要考虑的问题，对材料的选取也提出了相应的建议。     

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。     

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。     

电流比法判断变压器绕组匝间短路

针对中小型变压器经常出现的绕组匝间短路故障不易判断的现象，通过两个典型实例对用电流比法判断变压器绕组匝间短路的具体操作过程进行了介绍，并指出了几点应注意的事项。     

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。     

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。     

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。     

调度员如何应对县域网内的主变差动保护误跳闸

变压器差动保护主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套的相间短路,且可用来保护变压器的匝间短路,保护区在变压器各侧所装电流互感器之间,但在现场多次出现变压器差动保护范围以外发生短路时,差动保护误动作,致事故范围扩大。研究者根据多年调度运行经验,分别在变压器试运行、投退变压器、变压器外部短路等不同阶段,分析了变压器试运行、投退变压器、变压器外部短路等不同情况下差动保护误动的原因及分析,提出了调度员应对该问题的注意事项及处理方法。     

发电机定、转子绕组故障浅析及处理

发电机经过十余年的运行,定、转子绕组分别出现电晕和匝间短路等故障,对电厂的安全运行造成严重影响。通过分析定子绕组电晕和转子绕组匝间短路等故障的原因,提出了处理方法,为运行检修人员提供参考。     

高频变压器分布电容计算方法

在大容量多端口变换器中,高频振荡问题严重威胁系统的可靠运行,而高频变压器的分布电容则是重要的影响因素之一。为了在设计阶段精确计算高频变压器的分布电容,该文对不同绕组结构圆导体和利兹线的分布电容已有计算方法进行了总结,根据圆导体匝间的电场线路径提出了分段解算方法,指出了利兹线现有分析方法研究的不足,并提出了一种修正方法。考虑到高压大容量高频变压器绕组隔离层的影响,对典型C型、 Z型绕组排布方式和任意多匝多层多并联绕组排布方式的分布电容解析计算进行重新推导。通过有限元仿真和实验分析,验证了所提方法的准确性,为后续高频变压器的分布电容计算以及系统分析设计提供了基础。     

低电压短路阻抗法在变压器绕组变形诊断中的应用

变压器自身的主要性能参数是短路阻抗。这一性能参数可以决定系统出现短路时变压器自身内部电动力以及短路时整体电流的大小。变压器运行中出现事故的主要原因是变压器绕组变形造成的,它会将变压器的短路阻抗更改,引起间接或直接的变压器事故或故障。该文通过分析低电压短路阻抗法的应用原理,结合变电站变压器进行实验,实验中变压器为220 k V,在冲击记录超标后研究变压器是否存在绕组变形情况,并针对出现的问题进行诊断。