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。     

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℃     

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,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,其二倍频特性更加明显。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。     

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。     

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。     

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     

220kV变压器故障的电气实验分析

随着电网容量的不断增加，大型电力变压器抗短路能力成了一个突出问题。对于一些抗短路能力较弱的变压器，在近区或出口发生短路时往往较易遭到损坏，造成严重事故。但只要加强平时的检查分析，可以提前预防事故的发生，把危害降到最低程度。本文针对一台220kV变压器发生的故障，结合高压电气试验，根据各项试验结果，分析认为故障的主要原因是变压器的抗短路能力不足，导致发生短路故障时变压器内部绝缘受损和绕组变形。     

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。     

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。     

星形三角形接线牵引变压器的运行特性与数学模型

从磁势平衡方程、绕组接线方程、输出端口方程和电压传递方程出发，分析了星形三角形接线牵引变压器的运行特性．通过推得的数学表达式阐明了变压器绕组短路阻抗和中性点运行方式对其性能的影响．同时，给出了星形三角形接线牵引变压器的二次侧端口电压输出方程、两相等值电路和相坐标下的节点导纳矩阵，以便同三相电力系统和牵引网接口进行分析．     

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。     

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。     

电力变压器低压绕组变形故障的累积效应分析

本文分析了一起220kV电力变压器低压绕组变形的潜伏性故障,为绕组变形累积效应的理论研究与故障诊断提供了方法和数据支持。首先,在对一台正常运行中的220kV变压器做状态评价时,发现其频率响应分析及短路阻抗试验结果异常,初步判断该变压器低压绕组已变形且抗短路能力下降,及时采取返厂维修措施,消除了变压器存在的潜伏性故障隐患。其次,结合该变压器低压侧断路器的历次跳闸记录及其历次色谱分析、介损试验数据,分析并得出其低压绕组变形主要是由于短路冲击的累积效应造成。最后,根据状态评价结果及故障原因分析,给出了变压器日常运行维护的注意事项及相关建议。