变压器用内置限流电抗器的磁结构优化

关于变压器内置限流电抗器的优化设计,研究其旁轭作用及饱和阻抗是两个关键环节。本文作者利用有限元仿真研究并总结了旁轭高度与阻抗和磁通的关系,以及上、下轭高度的改变在过电流下的阻抗变化及磁通分布规律。结果表明,旁轭为磁场法向边界,对阻抗有一定的影响,无旁轭电抗器需要在设计中修正阻抗影响;另外过电流下上下轭会发生饱和,但电抗器阻抗相当稳定,未发生明显波动。最后,总结出两种优化思路可以提高内置限流电抗器的经济性。

换流变压器接地电流分析与仿真计算

换流变压器内部的铁心接地系统与夹件接地系统独立通过接地套管引出油箱并分开接地。换流变压器在现场运行时,通过在线监测装置对其铁心与夹件的接地电流进行实时监测,在现场运行条件下准确评估其接地电流数值,对判断其器身内部接地系统是否存在故障十分必要。本文作者以某工程一台实际换流变压器产品为例,根据其内部接地结构特点对其正常运行条件下的夹件对地接地电流进行了分析,通过经典解析方法对其阀侧绕组对铁心地屏蔽的几何电容进行了分析计算,同时采用了2D有限元静态场对阀侧绕组与铁心地屏之间的几何电容进行了仿真计算,通过与解析方法对比证明了其电容仿真结果的可靠性;进一步经过公式推导分析计算得到了阀绕组对夹件的容性电流,并采用Matlab/Simulink对阀绕组对夹件的容性电流进行仿真计算,通过与现场实测夹件接地电流进行对比,并证明了该夹件对地电流计算结果的方法满足工程应用需求,对后续典型结构换流变压器的夹件接地电流分析计算具有一定参考意义。

220 kV高阻抗电力变压器设计新方案

介绍了220kV三相三绕组高阻抗电力变压器设计的另一方案,针对分裂绕组设计方案和该方案进行了简单的对比,并对采用该方案设计的高阻抗变压器和标准阻抗变压器进行了主要性能参数和材料成本的比较。

特高压换流变压器响应谱法抗震仿真计算

特高压换流变压器的抗震性能及最佳算法是困扰变压器行业的重要问题,常规抗震计算静力法虽然简单省时但在模拟实际地震过程上差别较大,因此换流变的抗震响应谱法仿真分析具有重要意义。本文采用AC1050kV/DC400kV换流变,基于IEEE-693抗震标准,建立了特高压换流变的抗震仿真三维模型,在Creo-simulation平台上进行抗震响应谱仿真分析,然后合成三坐标方向的仿真结果 ,最终获得了换流变的振型和在地震作用下的应力分布和位移,其结果为换流变与基础固定的地脚螺栓设计提供了数据支撑,指明了换流变特别是套管升高座部分的基频位于卓越频率范围之内容易引起共振,为换流变的外部结构设计(如油箱,升高座,储油柜支撑,冷却器支撑)提供数值计算结果以便做进一步的结构改进,计算了阀侧套管顶部的最大位移为相关配合设计提供参考。

基于拉板过热的暂态过励磁能力的计算

针对电力变压器拉板的过热问题,通过调研发现对暂态过励磁工况的研究较少。本文作者提出了不同程度过励磁条件下磁场分布的差异,并通过仿真进行了验证。结合物理过程的分析,采用等效磁路并联的模型构建了数学 算法。该算法可以评估对应产品拉板耐受暂态过励磁的能力。

油浸式变压器用内置电抗器新型连接方式

本文作者介绍了油浸式变压器用内置电抗器的功能,在此基础上介绍了内置电抗器的一种新型连接方式,探讨了新型连接方式和以往连接方式的不同。通过仿真计算和结果对比,验证了电抗器新连接方式在工程应用下所具备的优点。

换流变压器阀侧绕组出线区域的电场仿真

换流变压器阀侧引线区域的电场分析是换流变压器绝缘设计的重要课题之一,由于其引线区域形状的特殊性,引线不同区域需采用不同的方法进行电场评估。以某实际工程换流变压器的阀侧绕组引线出线为例,采用了二维电场有限元仿真软件对引线的垂直区域进行俯视图仿真计算,同时与工程经典解析方法进行对比,证明了经典解析方法对引线垂直区域的电场评估符合工程设计要求;采用2D引线弯折旋转模型对比三维电场有限元仿真软件对弯折区域进行电场仿真,并得出相近的结果。研究结论有助于工程电场仿真的设计效率的提高,为后续换流变压器的阀侧引线区域电场仿真提供了参考。

换流变压器内部短路电流有限元仿真及能量评估

当换流变压器绕组发生内部短路故障时,变压器内部故障区域会产生非常大的故障电流,在该故障条件下换流变内部所产生的短路电流及其电弧能量需进行准确的评估计算。本文针对某工程一台实际换流变压器产品的调压绕组发生内部级间短路故障进行了分析,采用了2D有限元电磁场时谐求解器对换流变压器调压绕组不同位置发生短路的故障电流有效值进行了仿真计算,并将仿真值与经典工程等效电路方法计算结果进行了对比,证明了其仿真方法有效性。采用了2D有限元电磁场暂态求解器对其产生内部短路电流波形进行了仿真,分析得到了内部故障发生时刻对短路电流波形存在影响,并通过积分的方法对短路电流波形有效值进行了评估,得到换流变内部短路电流所产生的电弧能量范围,为后续典型换流变压器内部短路电流评估及油箱防爆设计提供了能量计算依据。

调压连接方式对暂态传递电压的影响

500kV单相自耦中压无载调压的变压器,当调压绕组与低压绕组相邻、中压截波入波时,会在低压到铁心之间感应出很高的冲击传递电压,本文使用波过程仿真的方法,对比了不同的调压连接方式下低压到铁心之间传递电压的变化,进而得出调压的最优连接方案。

换流变压器不同工况下的铁心磁特性研究

换流变压器在发生绕组内部短路故障工况下,其绕组内部短路环会流过较大的短路电流,该短路环引起的空间漏磁通会对铁心饱和效应。以某工程一台实际换流变压器产品为例,借助3D有限元仿真时谐求解对变压器在非故障条件下的空载运行工况、负载运行工况的铁心磁密进行了仿真分析,发现铁心在空载与负载工况下磁密分布云图类似且均未发生饱和,仿真得到了在负载感性负载条件下由于空间漏磁的叠加主磁通会对芯柱磁通有削弱效果。对变压器在内部短路故障条件下的空载运行工况、负载运行工况的器身整体磁密进行了仿真分析,通过对比不同工况条件下铁心内部与空间的磁通分布,证明了变压器在发生内部短路故障工况下铁心会由于短路安匝而产生局部区域性的饱和,提出了在故障分析条件下绕组内部受力分析需要考核变压器由于铁心饱对漏磁边界的影响,对研究变压器故障条件下内部短路绕组受体分析具有一定的参考意义。

大型油浸式隔离变压器用屏蔽层的研究

针对大型油浸式隔离变压器用的同轴排布金属隔离层的真实屏蔽效果,进行了验证性的研究工作。从仿真和实验的两个角度出发对隔离雷击电磁脉冲和削弱共模干扰电压这种作用进行重点论证。仿真中将屏蔽层等效为单匝线圈,并使用暂态分析软件进行全波分析,根据结果提出了强电感耦合结构下屏蔽效果有限的假设。进而设计了纯电容和电容电感两款样机,通过低电压冲击感应实验来验证该假设。结果表明,大型隔离变中所用的同轴屏蔽层并无法起到隔离雷击电磁脉冲的作用,而其对高频干扰的限制也仅限于0.91 MHz以上。因此最后提出屏蔽层对该类变压器并无必要的观点。另一方面,通过设置不同的屏蔽层材质,样机实验也验证了碳黑纸/铜片组合式屏蔽层结构可作为纯金属屏蔽的替代方案的可行性。

一次自耦变压器角接绕组单相反接的故障分析

本文介绍了一起因500kV单相变压器的角接端头反接引起的暂态过电流现象,使用电压矢量图从原理上解释过电流产生原因,并据此推导了故障的特征和电流计算方法。通过与实测结果的对比证明该计算方法的合理性,据此对故障后运行决策给出指导意见,最后对类似故障的危害进行了总结。