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     

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。     

永磁直流电动机传导电磁干扰的建模与仿真

基于电机传导电磁干扰产生机理的分析,建立可对电机传导电磁干扰进行仿真的电路模型,同时考虑了高频段电机绕组分布参数的影响.电流换向过程是电机产生传导干扰的主要原因.通过分析换向过程的等效电路,计算出换向过程中的传导射频发射电压,并提取电机绕组的分布参数,利用等效集总网络来描述分布参数的影响,建立电机传导干扰的仿真模型.利用OrCAD/PSpice软件对实际电机的传导电磁干扰进行了仿真,通过实测和仿真结果的对比验证了模型的正确性.     

变压器绕组振动传递特性仿真研究

由于缺乏绕组振动在油中的传递模型、传递特性以及相应的仿真研究,根据波动理论,建立了油中振动的传递模型,利用多物理场耦合软件,建立了磁场-结构-流体的耦合分析模型,对一台单相10/0.4kV的双柱式、连续饼式绕组的电力变压器进行了仿真和实验研究。结果表明:油箱中的压力波动来自于高低压绕组振动产生压力波的线性叠加,高压绕组和高低压绕组引起的箱体表面油压分别位于-0.2~0.39Pa之间和-0.15~0.39Pa之间;低压绕组在油中传递时容易受到外侧绕组的阻碍,因此油箱表面受高压绕组振动影响较大;油箱表面振动取决于绕组振动的辐射压力场与油箱本体振动特性,加速度最大值为1.1mm/s~2,集中在与高压绕组距离最近的区域,因此选择测点时应当尽量选择油箱表面离绕组较近的平板区域,以获得较大的振动响应。     

电力变压器垫块弹性特性的测量及其在绕组轴向稳定性分析中的应用

本文以分析电力变压器绕组轴向动稳定性为目的,实验测量了电力变压器绕组垫块的弹性特性,比较了垫块在变压器油中,不同浸泡时间和不同油温条件下,弹性特性的变化规律;研究了电力变压器绕组轴向动态力和动态位移分析的方法,建立了描述绕组轴向振动的质量弹簧系统,将垫块看作弹簧,其应力应变关系由测量获得,推导了绕组轴向振动的动力学方程,采用后向欧拉法求解。以某变电站一台220kV等级的变压器为例进行了轴向动态性能计算、分析和校核,校核结果满足该变压器在高中额定分接情况下发生短路后的动稳定性能要求。文中所得结论为增强变压器绕组轴向稳定性提供了理论依据。     

全并联AT供电牵引网短路故障仿真分析

利用MATLAB仿真软件,建立了电气化铁道牵引供电系统在全并联AT供电方式下的仿真模型,并通过短路模块,对牵引网各种短路方式作出仿真分析,得出牵引网短路故障阻抗曲线,为牵引网短路分析提供依据。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

基于Matlab的三相双绕组变压器的研究

变压器是电力系统中的主设备之一,对它的研究是很有必要的。本文用Matlab对三相双绕组变压器进行仿真研究。对变压器产生保护误动,空载合闸以及单相对地短路的原因进行仿真分析,在此基础上,对三相双绕组运行状态和故障状态进行研究,主要是对单相,两相短路和三相短路进行模拟仿真。指出在三相变压器里,三绕组变压器的特性及结构与双绕组仍然是基本一致的,即相当于两个双绕组变压器;变压器中的不对称现象是由外施电压的不对称和负载的不对称而引起的。这两种原因都将导致二次电压不对称。当发生短路故障时,将会影响变压器的正常运行。实验表明,本文不仅具有理论意义,而且具有实际意义。     

反激式开关电源中变压器分布电容产生的共模干扰研究

以反激式变换器为研究对象,在仔细分析了变压器原副边之间分布电容对共模干扰作用的基础上,建立了共模传导干扰耦合通路模型。在考虑了变压器线圈绕组的电位分布的情况下,提出了一种计算变压器初、次级绕组间等效共模寄生电容的方法。根据模型,重点分析了变压器的绕组结构及变压器与外电路的连接方式对系统中的共模干扰产生的影响。最后,提出了一种共模干扰滤波器,并用软件进行了仿真验证。     

油浸式变压器绕组振动特性研究

变压器外壳的振动信号是反应变压器运行状态的有效信息。为研究正常运行变压器绕组的振动信号特征,在分析变压器绕组振动原理的基础上对振动频率及加速度幅值两大特征量进行了讨论。并采用短路电流法进行变压器绕组振动信号测试,统计分析了不同型号、不同容量变压器绕组振动信号的频率分布和振动加速度幅值特点,测试结果与理论分析一致,正常状态下变压器绕组的振动信号频率集中在100Hz;B相绕组的所受电动力大于A、C两相,B相振动加速度幅值最大。本文结果可对进一步研究基于振动信号的变压器故障诊断技术提供参考。     

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.