油浸式电力变压器热点温度在线监测方法的研究

变压器热点温度是影响绕组绝缘状态最重要的原因,热点位置也是变压器油纸绝缘老化最严重的区域之一,监测热点温度具有重要意义。由热电类比理论,建立了顶层油温油浸式电力变压器内部温升热路模型,推导出变压器热点温度计算公式,并提出了一种油浸式电力变压器热点温度在线监测方法。这种在线监测方法需要采集的信息量少且易于获取,计算过程简单,计算精度较高,能为变压器的运行管理提供有效的技术支持。     

变压器油间气泡局部放电对绝缘性能的影响

准确描述电力变压器匝间短路故障时油中产生的气泡对绕组间绝缘性能的影响,对其稳定运行具有重要意义。针对变压器绕组匝间短路故障,本文首先建立瞬态模式下变压器 “电路-磁场”的多物理场耦合模型,探究故障情况下变压器绕组的电流和电磁特征;进而建立变压器匝间短路建模,磁电耦合及场强分布,进一步分析变压器油中气泡的放电特性。最后利用COMSOL软件建立仿真模型。将收集到的一台油浸式变压器连续运行数据及筛选出的低压短路故障时的数据进行仿真。仿真结果表明：电场在穿过气泡时会产生畸变,场强值瞬间增大,并且电场的畸变次数随着气泡数量的增加而增多,匝间变压器油绝缘强度下降,对变压器的绝缘性能造成较大影响。     

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。     

基于顶层油温的变压器绕组热点温度计算改进模型

油浸式电力变压器绕组热点温度是影响变压器绝缘寿命的重?瘟浚氡溲蛊鞫ゲ阌臀旅芮邢喙亍？悸欠窍咝匀茸?变压器断路阻抗、油粘滞度以及绕组损耗随温度的变化,引入粘滞度与损耗关于温度变化的修正因子,提出一种基于顶层油温的变压器绕组热点温度改进模型。模型参数选用Levenberg Marquardt算法进行估算。对比实验室温升用试验变压器实测数据,该模型在欠负载(90%)、额定负载(100%)以及过负载(110%)下,显示了较好的一致性,特别在动态负载下,能够较好地描述各暂态温度变化情况,为变压器绕组热点温度计算提     

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。     

热辐射和绕组绝缘纸对自然对流下的变压器温度影响

为考虑在实际中热辐射和绕组绝缘纸对变压器自然对流的温度场影响,文中以 1台SSZ20-63000/110的油浸式变压器为原型,建立了包含垫圈、绝缘纸筒、压板、绕组绝缘纸和黑体热辐射的变压器热点温升物理计算模型,通过一种基于有限元的方法研究了热辐射和绕组绝缘纸对变压器自然对流的温度场影响。结果表明：在自然对流情况下,热辐射会使得绕组的热点温度和温升值发生小幅度升高,而绕组表层绝缘纸使得绕组的热点温度和温升值大幅度升高;热辐射不会影响热点的位置分布,而绕组绝缘纸会使热点位置发生下移;虽然热辐射对绕组的热点温度影响较小,但是和绕组绝缘纸一起考虑时影响较大。可见仿真计算时最好不要忽略热辐射和绕组绝缘层,否则与实际值相差过大。     

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。     

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℃     

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.     

极寒条件下油浸式变压器冷启动过程温度场和流场仿真分析

国内外针对极寒条件下变压器油纸绝缘的击穿特性研究已取得了丰富的实验数据,但对极寒条件下变压器冷启动过程中温度场和流场的研究较少。为探究极寒条件下油浸式变压器冷启动过程中温度场和流场的分布情况,本文以云南通变电器有限公司生产的SFZ11-10000/35型35kV油浸式风冷变压器为例,利用COMSOL建立其二维轴对称导热模型,对极寒条件下变压器冷启动过程中的温度场和流场进行仿真模拟,并设计实验验证了模型数值计算的正确性。仿真结果表明：冷启动过程中,铁芯和绕组上方形成多个小范围油流循环区域,随冷启动的进行小范围油流循环不断扩大并融合成一个大范围油流循环,420min以后温度场和流场逐渐趋于稳定,最高温度为64℃,最大速度为91mm/s,局部存在的较大温度场和流场梯度造成变压器内温度分布不均和油流不稳定现象的出现。