变压器温度和机械振动特性的仿真与分析

为了进一步分析变压器的温度场分布特性与变压器铁心振动特性,作者以一台10kV油浸变压器为样机,进行仿真分析与振动试验测试。首先建立变压器温度场仿真模型,得到变压器铁心的最大温升,最大温度区域集中在B相铁心柱和铁心窗。然后搭建电磁固多物理场耦合的变压器铁心磁致伸缩振动模型,得到铁心磁场大小和ABC三相的振动加速度。最后搭建变压器铁心磁致伸缩采集平台,对变压器进行了空载振动信号监测,由此分别得到了铁心A、B两相的振动的加速度,仿真结果和试验结果两者相互比较,数值大小相同。

变压器全生命周期成本分析及优化

变压器是电网的核心设备,分析并优化变压器全生命周期成本(life cycle cost, LCC)对于电网经济效益改善具有重要意义。依据LCC理论结合变压器的相关费用支出状况,首先构建出变压器LCC模型;然后对变压器LCC进行分析,包括不同电压等级下的成本规律分析及成本比例分析;最后使用MATLAB软件并采用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)对目标函数进行优化。算例验证了WOA的科学合理性及优越性,该算法对于工程实际中变压器LCC管控有一定的指导作用,是提高电网资产管理效率的重要手段。

基于异构数据的变压器远程状态孪生与寿命评估技术

目前以机器人巡视为主的远程运维方式,难以构建全面的数字孪生运维体系,而以电力变压器为代表的变电站一次设备,是集合电气与多种物理特性的状态集合,其远程精准运维与状态分析,必然建立在海量异构数据基础之上。以变压器为例,研究变压器数字孪生模型构建方法和数字孪生数据层技术,建立传感器数据下的数字孪生变压器模型,从物理模型类、基于参数类和基于认识模型类三个方面探索多源异构数据融合方法。依照所构建的寿命模型,在2年的运行阶段中,由于温度导致的变压器老化效应,不断在工作状态中进行累积,最终其热寿命损失累计超过了360 h,与实际情况相符合。

地铁杂散电流对变压器直流偏磁的影响分析

地铁运行过程中泄漏的杂散电流引起地电位波动变化,易导致附近接地变压器出现直流偏磁现象。为解决此类问题,首先,建立了地铁运行等值电阻网络模型,实现杂散电流实时数值计算;然后,进一步推导了杂散电流场位方程,实现地铁机车运行时附近大地电位空间分布的动态模拟;最后,基于杂散电流引起的大地电位分布结果与交流电网的等效直流电阻模型,实现接地变压器偏磁直流和励磁电流的数值计算,建立中性点直流量和波形畸变率偏移度评判指标,可有效评估变压器直流偏磁程度。仿真结果表明,机车运行工况及机车间距对变压器直流偏磁影响明显,制定合理的地铁运行策略可有效削弱附近变电站直流偏磁干扰。

箔式绕组双分裂变压器损耗异常分析

本文所讨论的是一台采用箔式绕组的双分裂变压器,在分裂运行试验下负载损耗远大于计算值。对分裂运行负载损耗偏大的原因进行了分析并进行了磁场仿真,发现分裂运行时箔式绕组中电流分布严重不均匀。在两个箔式绕组相对应的端部,电流密度达到平均电流密度的近40倍,导致箔式绕组中损耗大大超过计算值。将低压绕组改为纸包扁线绕制,分裂运行的负载损耗得到明显下降,与计算值预期相符,说明在某些情况下,轴向双分裂变压器的低压绕组不适宜采用箔式绕组。

直流偏磁对特高压交流变压器漏电感影响的分析

本文作者基于棱边有限元法建立了特高压变压器的时域场路耦合模型,通过对电路模型解耦,建立了自耦变压器的T型等效电路,求得其等效电感参数;通过对磁化曲线的修正,提高了电流的计算精度,得到更精确的直流偏磁下特高压变压器的求解结果。利用单相四柱式自耦变压器试验平台,验证了磁化曲线修正方法的可靠性。结合励磁电流、绕组电流曲线以及磁密曲线,对特高压变压器铁心饱和程度变化的原因进行分析,解释了一个周期内漏电感参数的变化规律;通过不同直流下电流曲线以及漏电感参数曲线的对比,研究了直流偏磁对漏电感参数的影响范围。

分闸变压器时铁心磁轨迹反演及剩磁产生

本文中作者研究了变压器分闸时铁心的磁运行,推导了变压器分闸时铁心磁轨迹反演的数值计算公式,经反向递推并迭代得到磁轨迹和剩磁,建立了变压器的实验室模拟平台并试验研究了多种分闸情况下铁心的磁轨迹,分闸后磁轨迹异于退磁曲线,录得剩磁可达饱和磁感应强度的92%,变压器退出运行时先分闸二次侧负载再分闸一次侧,可最小化剩磁和降低合闸涌流。

气隙对单槽旋转变压器能量传输效率的影响

旋转变压器(简称旋变)是保证无线电能传输系统稳定性的重要部件。封闭结构的旋变在工作时,磁心和绕组会因气隙改变产生较大感应电流和附加磁场,影响旋变散热和能量传输效率。本文作者设计利于散热的单槽含缺口的旋变,研究不同气隙下磁场强度对旋变能量传输的影响。利用COMSOL软件对不同气隙下单槽旋变的磁特性进行仿真分析,并确定气隙为2.3mm时,磁场强度达到最大值,旋变能量传输最佳。设计以单槽旋变激励压电传感器的实验,研究气隙在0~6mm范围内对超声导波的影响。实验结果表明气隙2.3mm处的超声波幅值最大,约为0.77V,单槽旋变能量传输效率最佳,提高了压电传感器发射和接收信号的强度。

纳米晶铁心变压器空载损耗的研究

本文作者首先通过实验实测纳米晶铁心损耗曲线,然后基于纳米晶铁心损耗测试结果进行变损耗系数铁损计算模型的研究,得出纳米晶铁心磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗系数随频率变化的修正模型,最后以SCB12-L-800/10干式变压器为例,对比分析了纳米晶铁心变压器空载损耗的解析计算与有限元结果。结果显示,变损耗系数铁损计算模型提高了变压器的铁损的计算精度,并且在相同尺寸下对比纳米晶和23RK100铁心材料下变压器的空载损耗,纳米晶铁心变压器空载损耗仅为硅钢片铁心变压器的9.5%,因此,采用纳米晶料替代传统硅钢片作为变压器铁心可有效降低变压器运行中的空载损耗,有利于提高大功率变压器的效率,降低变压器的体积和重量。

变压器剩磁的制备及对绕组变形测量的影响

为了研究变压器剩磁的影响,本文作者了提出了一种剩磁的高效制备方法。对变压器绕组反并联二极管,直流激励该绕组后分闸使励磁电流经二极管续流,基于法拉第电磁感应定律推演的离散公式迭代计算得到退磁轨迹和剩磁值。利用该法对饱和磁感应强度2.05T的铁心获得了精确的1.72T剩磁。进而,试验研究了剩磁对变压器三类绕组变形测量的影响。测量短路阻抗时,剩磁虽影响到励磁支路,然而励磁电流的分流仍很小,因而短路阻抗几乎不受影响。在频率响应分析时(FRA),绕组表现为实心绕组,剩磁通过变化的、依赖于频率的磁导率来影响绕组的频率响应:主要影响在2kHz以下的超低频段并引起响应曲线右移,虽然FRA通常建议避开该频段,但由该频段响应的变化可发现剩磁,并能在变压器合闸运行前给出消磁建议;剩磁对更高频段存在略微影响,不足以干扰对绕组状态的判断。

大容量高阻抗自耦变压器绕组热点温升的计算与验证

在大容量超特高压等级变压器不断涌现的同时,变压器的磁-热问题越来越突出,尤其是变压器内部绕组一旦过热会造成内部绝缘件加速老化进而影响变压器运行寿命。本文作者重点研究大容量高阻抗自耦变压器绕组热点温升,基于实际工程数据和经验公式计算出单位热源,进而计算出油面及绕组温升数值;在变压器满负荷运行且ONAF冷却方式下,利用TranCalc软件仿真出各绕组线饼的温升分布图,整理出绕组温升的变化规律和热点温升对应的线饼位置。根据仿真验证结果来布置光纤探头位置,将绕组平均温升及热点温升的理论计算值与光纤实测值进行对比分析,验证了仿真分析结果对大容量自耦变压器温升试验有一定的工程指导作用。

晶闸管整流器多重化的数学分析

本文作者利用开关函数和移相整流变压器原、副边电流关系矩阵,根据理想条件下三相可控硅多重化整流器功率器件的换流规律,得到多重化整流器输入电流及输出电压的波形。对输入电流波形和输出电压波形进行Fourier级数分解,得到交流输入电流、直流侧电压的Fourier级数表达式,进而完成了多重化可控硅整流器的数学分析,给出了输入电流基波成分、谐波含量、功率因数、畸变因子以及直流输出电压的平均值、谐波含量等的计算公式,为多重化可控硅整流器的设计和分析提供了理论依据。

支撑失效对变压器绕组短路动力学特性的影响

本文中作者以110kV电力变压器为例,结合理论分析和有限元方法对考虑局部支撑失效影响的变压器绕组短路动力学特性进行了数值仿真研究,建立了短路条件下的变压器绕组电磁-结构耦合动力学分析模型,并利用三维有限元方法计算了短路电流作用下漏磁场与电磁力分布。对不同垫块、撑条支撑失效情况进行了模拟,比较分析了局部支撑失效对绕组幅向和轴向振动位移特性。结果表明:支撑失效后的绕组局部线饼位移都出现了剧烈显著变化,相比正常绕组的最大振动位移增加168%,将为研究真实工况下的电力变压器绕组变形以及短路动力学关联特征提供重要参考。

非匀称载荷叠加态的组合变油箱加强筋降本优化研究

如何使组合变油箱既满足安全可靠的前提条件,又充分提高钢材等原材料的利用率,节约成本,在现如今尤为关键。基于组合变油箱在非匀称载荷条件的实际工况下,采用两种不同模式的力学叠加态计算方法,对组合变油箱加强筋的布局方式和材料用量进行了优化,在满足极限工况产品安全的条件下,最大限度地达成了降低钢材使用量这一目的。经有限元仿真分析及实物样机试制,验证了该研究的可靠性和有效性。

电力变压器铁心振动模态分析

为了研究变压器铁心的振动特征及其影响因素,本文中作者采用模态分析的方法对变压器铁心的振动进行了分析。通过对变压器铁心进行有限元建模,利用模态法对其在不同工况下的振型和频率特性进行了研究。研究发现,变压器铁心的结构尺寸、材料性能以及运行条件对其振动模式有很大的影响。在不同的频段,铁心的振动形式多种多样,并且具有一定的谐振频率,这将导致噪声和铁心损伤。为此,作者从变压器铁心的振动特点出发,对其进行结构设计,并进行优化,以提高其运行的稳定性与可靠性。

谐波条件下硅钢片磁特性及换流变压器漏磁场计算

谐波电流作用下,变压器铁心硅钢片的磁特性将发生劣化。本文作者提出一种考虑谐波条件下硅钢片磁性能及损耗性能的换流变压器漏磁场计算方法,给出了不同谐波下27ZH100型号硅钢片B-H特性及B-P特性曲线,基于该曲线对换流变压器在谐波作用下的漏磁场展开了计算,给出了不同谐波励磁下换流变压器油箱及夹件漏磁场分布及损耗值,为换流变压器漏磁场的分析提供了一个新的思路。

35kV干式变压器高压绕组结构和绝缘的优化及验算

本文作者对一台35kV干式变压器进行了主纵绝缘计算。经过对计算结果的分析,结合该台产品的结构特点,对其高压绕组结构进行优化,并减少高压-低压、高压相间主距绝缘尺寸。通过波过程和电场仿真软件的再次验算,调整后的结构满足绝缘要求,验证了结构改进优化的可行性。

变压器绕组电容量测量方法分析

依据在变压器绕组对地介质损耗因数测量项目中,同时测得的不同接线方式下绕组对地电容量的测量结果,通过阐述各绕组对地混联电容量与各侧绕组单独对地电容量和相邻绕组之间电容量的相互关系,分别对双绕组变压器和三绕组变压器在不同绕组排列方式下各侧绕组单独对地电容量和相邻绕组之间电容量的间接测量方法进行了分析,可知不同的绕组排列结构,各侧绕组单独对地的电容量和相邻绕组之间的电容量并不相等。

带辅助绕组的光伏升压变压器各绕组电流分析计算

本文作者通过一台SCB13-3150/10带辅助绕组的光伏升压干式变压器计算实例,详细研究了变压器各部分绕组的电流计算,并为带辅助绕组的新能源变压器优化设计提供新的思路。

三绕组高阻抗变压器联合运行分析及其仿真计算

本文作者分析高阻抗变压器漏磁特点,以高压绕组内置高阻抗为例,详细计算了全容量下高压对中压和低压联合运行阻抗和损耗,通过仿真计算得出采用长条磁屏蔽可最大限度降低油箱漏磁损耗,防止箱壁等发热。