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。     

非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的校核模型

基于分枝型失稳理论,建立了非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的有限元校核模型.通过压曲分析可以得到矩形结构线圈的极限压缩力及不同压缩力作用下的压曲模态.对几起非晶合金变压器内绕组的辐向短路耐受能力进行了校核,实验证明了所提计算模型的合理性.与此同时,对影响矩形线圈辐向抗短路能力的因素进行了研究.研究结果表明:撑条的最大间距是防止绕组局部屈曲的最关键因素,绕组内部多处的撑条处于完全失效的支撑状态是导致非晶合金变压器辐向短路强度不足的原因之一;变压器的辐向极限载荷与导线辐向厚度的三次方近似成正比,因此增加导线的辐向厚度对提高非晶合金变压器矩形绕组抗短路能力的效果较明显.     

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℃     

变压器绕组累积形变模拟与仿真

随着现代电力系统的建设与发展,短路电流水平不断攀升,甚至超过了有些变压器耐受水平。对变压器进行校核可以及时发现绕组缺陷,有利于电力部门维修进而避免电力事故的发生。为此,提出了考虑短路电动力累积效应的变压器校核方法。首先,分析了变压器绕组形变累积效应与短路电流冲击次数的关系;其次,利用有限元方法和有限元软件,搭建了模拟了短路情况下变压器漏磁场-电动力冲击-绕组形变的累积效应仿真模型;最后,在已构建仿真模型的基础上,对实际运行变压器绕组形变情况进行了模拟分析。研究结果可作为变压器校核提供参考,具有较重要的理论参考意义。     

用结构参数法研究变压器绕组变形判据

为准确判断变压器在短路后的绕组变形情况,对频率响应法的测试和判定标准进行了研究。采用变压器绕组等效电路模型,研究绕组承受出口短路电动力作用、发生变形后电路特性的变化。提出了研究绕组变形的结构参数法。针对变压器绕组发生不同形式和程度变形后的结构变异,进行等效电路参数变化的分析,计算由此引起的变压器绕组频响谱线的变化,用谱线的均差方根值作为判断绕组变形程度的依据,给出测试和判断标准,并且得到了一些现场实例的验证。     

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。     

变压器低电压短路阻抗测试方法分析

作为重要的电力设备,变压器运行状况直接影响着电力系统发电效益,对用电安全具有至关重要的作用。当前变压器运行过程中非常容易受到短路电动力的影响,在上述环境中形成绕组变形,严重损害了变压器性能。为了防止上述绕组形变,文章从当前火电设计中的变压器负荷状况出发,对低电压短路阻抗的测试方法进行研究,依照上述内容形成了对应变压器绕组形变测试分析体系,对变压器低电压短路阻抗测试方法进行了深入挖掘,望为今后电力系统变压器设置提供一些参考。     

提高大型电力变压器抗短路能力的几点建议

分析了短路电动力对变压器绕组的作用情况,介绍了短路故障发生的原因及预防措施。     

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.     

轴对称多导体涡流场的积分微分方程有限元法

研究积分微分方程有限元法解轴对称多导体的涡流场问题，采用伽辽金准则离散。以变压器的箔式绕组作为一类涡流场的实例，分析计算绕组中的电流密茺分布、漏磁场分布以及交流电阻和电抗。同时，初步分析突然短路时绕组中电磁力分布及其随突发短路能力的特点。计算值与试验值相符。     

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.     

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。     

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。     

基于智能车的磁场检测线圈特性分析

对基于智能车的竖直放置磁场检测线圈的特性进行了深入分析,给出了检测线圈输出的感应电动势幅值E与线圈的大小及位置等参数的关系.并借助Mathematica软件强大的代数运算能力和图形函数功能,直观地展示了E与各参数的关系.对智能车的检测线圈放置方式、提高检测灵敏度的措施提出了指导性结论.     

Reducing the core loss of amorphous cores for distribution transfor mers

Although amorphous alloy ribbons have lower core loss,serious loss deterioration occurs in amorphous cores constructed from amorphous alloy ribbon for distribution transformer.In the present study,the ...     

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。     

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.     

干式空心并联电抗器绕组绝缘状态在线监测方法

干式空心并联电抗器用于无功补偿与抑制工频过电压,在电网中的数量和容量日益增加,事故率却高居不下,其中,绕组匝间绝缘故障占比高居首位,亟需有效的绕组绝缘状态在线监测手段。本文利用有限元软件对干式空心并联电抗器进行“场-路”耦合仿真,通过分析其绕组异匝和同匝股间短路的电、磁、力变化特征,研究绕组匝间短路故障的发展过程、形成机理,探求便于故障监测的敏感状态量,提出基于有功功率损耗变化率的绕组绝缘状态在线监测方法。研究结果表明：绕组异匝股间短路对电抗器电、磁、力等物理参量的影响大于相同位置同匝股间短路工况,且异匝股间短路发生在电抗器绕组端部的影响最大。有功功率损耗对电抗器绕组绝缘故障发展的过程反应敏感、易于监测,可通过选择合适的绝缘故障预警值和绝缘失效值,基于有功功率损耗变化率进行状态判断,能够实时发现电抗器绕组绝缘故障,便于及时采取措施,阻止故障蔓延。