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.     

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。     

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。     

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。     

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     

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聚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。     

大型换流变压器绕组的轴向振动稳定性评估

依据电磁学和力学基本原理,针对一台405 MVA/500 kV换流变压器,利用MagNet仿真软件,建立了最小分接短路工况下考虑局部不平衡安匝和调压绕组的三维对称有限元模型,并通过短路阻抗的仿真实验验证了谐波分析法和模型的准确性,计算出网侧绕组受到的轴向短路电动力.利用ANSYS软件建立“弹簧-质量-阻尼”模型进行模态分析,阐述了多载荷施加点、多自由度的变化振动系统中,线饼单元所受惯性力和弹性力的作用规律,讨论了网侧绕组上惯性力和弹性力的分布情况,以及这2种力对于轴向振动稳定性的影响.最后运用傅里叶变换对弹性力进行频谱分析,求得网侧绕组在振动过程中振动形式和能量的分布,并验证其稳定性.     

同步发电机定子绕组匝间短路下电磁转矩和振动分析

在考虑气隙偏心的情况下,分析了定子绕组匝间短路后同步发电机气隙磁场的变化特征,得到该内部故障前后电磁转矩和振动的变化规律,特别是瞬时转矩中的脉冲转矩分量幅值和频率的变化特征．应用场路耦合法分析了内部故障与偏心双重条件下的电机端电流第17阶和第19阶分量特征．通过动模实验实测了一台容量为7．5kVA的发电机定子绕组匝间短路时的定子垂直方向振动加速度信号并对其进行了离散频谱分析．结果表明,发电机定子绕组匝间短路后,其2倍基频振动加速度变化大,第17阶和第19阶谐波电流幅值可作为检测未发生或发生内部故障的电机的动态偏心严重程度的特征值     

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。     

基于快速傅里叶分析法的油浸式变压器绕组振动特性分析

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100 Hz;B相绕组所受电动力大于A、C两相,B相振动加速度幅值最大。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。