基于流体网络的电力变压器绕组温度预测

针对大容量油浸式电力变压器内部冷却结构复杂、温度难于准确预测的问题,根据油路结构特点和绕组冷却分析,建立了流体网络模型。该模型分割了冷却回路,局部采用计算流体力学(CFD)方法计算流场,分析了流体阻力和冷却特性,整体通过油流动状态耦合形成了流体网络,求解得到了全域温度分布。研究结果表明:该方法在保证计算精度的同时,大为减小了模型,节约了计算时间;以1台容量为240 MVA、电压等级为330 kV的油浸式电力变压器为例,采用该方法,最终得到绕组热点温度为77.59℃,位于高压绕组顶部,相对于底部油的温升为53.43 K,相对于空气的温升为57.59 K。热成像实验和绕组光纤测温实验证明:油路温升计算正确,高压绕组第2、10、50线饼的理论计算结果与光纤测温实验结果间的最大相对误差为3.57%,满足工程设计精度。该方法为其他结构的电力设备温度计算提供了依据。

小波变换在风廓线雷达探测大气边界层高度中的应用研究

大气边界层的高度是污染物扩散模式、气候模式、大气模式的一个重要输入参数,边界层高度的变化对数值预报中的物理过程,天气预报的诊断分析,城市污染物的监控也有相当重要的作用。然而,边界层高度的连续监测缺乏有力的手段,风廓线雷达凭借其高时间分辨率和空间分辨率,加上其能够连续探测等优点,可以成为连续监测边界层高度的有效工具。利用协方差小波变换对风廓线雷达距离订正后信噪比数据进行分析,来确定边界层的高度,并与无线探空仪确定的边界层高度进行比较,通过分析得到:(1)协方差小波变换应用于边界层高度的确定时,尺度因子a和平移因子b的选取很关键,不同的a和b值得到的结果可能差异很大,在计算过程中要仔细选择合适的值;(2)质量控制对正确判断边界层高度至关重要,好的质量控制方法可以起到剔除突变点的作用,使确定的边界层高度更符合实际情况;(3)在晴空条件下,如果边界层湍流不均匀及杂波影响较大时,梯度法将不适用,它容易受到大气湍流不稳定以及其他因素引起的信噪比突变而产生较大误差,而协方差小波变换法作为梯度法的改进,能够较好地确定边界层的高度;(4)通过质量控制,小波变换法和探空仪确定的高度很一致,两者的相关系数达到0.87。

油浸式变压器层式绕组温度场研究

建立了油浸式变压器层式绕组温度场的数学模型,对油浸式变压器层式绕组温度场的分布情况进行了计算。

VFTO下分段层式变压器线圈电位分布研究

特快速暂态过电压(VFTO)作用下分段层式变压器线圈的电位分布计算对于变压器的绝缘设计是非常重要的。由于GIS中开关投切产生的陡波前过电压对变压器的绝缘危害极大,为了准确计算线圈中的快速暂态过程,提出了一种以单层线圈为单元的集总参数线圈模型,介绍了电感、电容、电阻等参数计算的物理模型和数学公式。实测和计算1台变压器线圈模型电位分布的结果近似一致,说明集总参数线圈模型和计算方法是正确可行的,可以为变压器线圈合理的绝缘设计提供理论依据。

试验研究VFTO作用下层式绕组暂态特性

为了研究特快速暂态过电压(VFTO)对层式绕组绝缘的影响,设计制作了分段层式绕组试验模型,该模型分为4段,每段5层,以每1层为1个单元,共分20个单元。试验过程分别对该分段层式绕组模型中有铁心和无铁心注入VFTO脉冲电压信号,并采集记录了入波后分段层式绕组模型各个单元节点电压信息,通过各节点电压信息分析了分段层式绕组模型暂态电位分布情况,并根据入波电压和响应电压求出分段层式绕组电压传输函数的幅频特性,分析了分段层式绕组中谐振频率情况。试验研究结果为层式绕组的绝缘结构设计提供了理论依据。

大气边界层剪切湍流统计特性的风洞实验及其层次相似律

对风洞模拟的大气边界层的剪切湍流场的速度脉动时间序列信号以及某一高度位置上的小波变换分解重构的信号进行了系统的统计分析。结果表明,在非均匀下垫面大气边界层的不同垂直高度上的信号,SheLeveque湍流层次相似律都成立,层次相似指数β和最高激发态的奇异标度指数γ随垂直高度的变化而变化,并给出不同尺度的分解重构信号的一些层次结构特点。

大功率、高压、高频变压器的串联优化设计

高频效应、损耗、散热和绝缘的合理设计是大功率开关电源变压器的设计难点。为此,提出了一种大功率、高压、高频开关电源变压器的串联优化设计模型。针对该模型,以流过理想化的双向矩形波电流波形为特例,从Dowell公式推导出了线圈最优层数与最优层厚的关系,并提出了一种等面积算法来将Dowell最优层数换算到圆导线线圈最优层数,进而可确定最优线圈高度。结果表明,串联设计保证了单机容量的增大,而优化设计使得高频效应和损耗达到要求。采用该模型设计,能够在整个变压器匝数已知的情况下,对线圈高度、线圈最优层厚和最优层数进行合理的计算和优化。

分布电容对高频高压变压器性能的影响及其控制措施

高频高压变压器的微小分布电容对变压器的性能和带有变压器的高频高压电源的性能有着重要影响,分布电容会加大变压器的损耗,降低了变换器的功率因数和效率。文中分析了高频高压变压器匝间电容和层间电容的大小对高频高压变压器的电压分布和可靠性的影响,指出减小层间分布电容和降低单层电压对变压器的可靠运行的重要意义。通过对不同绕组结构型式下的层间分布电容大小的分析和比较,指出采用"Z"型绕法和"∠"型绕法能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容,同时降低了变压器的绝缘要求,大幅改善高频高压变压器的电压分布,提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。

高效节能叠铁心配电变压器的设计

高效节能是变压器的发展趋势,目前的高效节能配电变压器主要采用非晶合金铁心变压器和立体卷铁心变压器。研发出一种高效节能的叠铁心配电变压器,即通过使用最新的优质高性能硅钢片,在配电变压器铁心和绕组结构上采取了一系列技术措施降低损耗,重点对低压绕组中损耗的实测值与计算值进行了对比,分析了实测值与计算值间产生差异的原因。通过产品电磁仿真分析与实测结果验证了模型仿真结果的准确性,为后续系列高效节能配电变压器的开发提供技术保障。

电缆绕组变压器外半导电层中的电流特性

电缆绕组变压器的线圈所用的电缆为去掉外金属护套的电缆,当绕组芯线上存在高频电压时,在其外半导电层上会产生相同频率电压与电流。为了研究外半导电层内的电流大小与芯线内电压、电流等参量之间的关系,首先利用有限元法对外半导电层中的涡流电流进行计算,然后对绕组外半导电层的等效电路进行了研究,最后通过与实验相比较的方法,分析了电缆绕组变压器外半导电层中电流产生的原因,并研究了半导电层材料的电阻率对其内部电流幅值的影响。

用入端阻抗等效法计算电子变压器的绕层等值电容

以匝参数为基本单元建立了变压器绕层的等效电路，利用等效电路入端阻抗相等的性质，推导了绕层等值电容的计算公式，并给出了简化计算的方法。

电气化铁道牵引变压器寿命评估

讨论牵引变压器的温升与寿命损失及其相关内容,分析影响变压器寿命的因素,归纳分析变压器运行状况和使用寿命的方法,并通过分析计算估计出给定变压器的实际寿命。

矿用隔爆型干式变压器绕组局部放电对温升的影响

为了分析矿用隔爆型干式变压器绕组绝缘层中的气隙或杂质等缺陷对绕组温升的影响,以一台连续式绕组1 000kVA/10kV矿用干式变压器作为研究对象,介绍了矿用干式变压器绕组匝间及层间绝缘结构;借助红外摄像仪对不同放电类型和不同老化温度下试样的温升特性曲线进行类比分析,得出以Nomex绝缘纸为绝缘层的干式变压器匝间放电及层间放电与温度之间的关系;运用传热学原理并结合绝缘材料特性进行数值计算及分析,得出矿用干式变压器匝间放电对绕组发热过程的影响,为变压器内部热点温度的定位及局部放电点的准确定位提供了理论依据。

配电变压器中双层箔式绕组的应用与仿真分析

通过有限元电磁仿真技术,对两层不等厚度铜箔组合使用的电流和损耗分布进行了对比分析,得出了使用两层不同厚度铜箔对产品性能基本没有影响的结论。

开关频率及线圈层数、高度对变压器铜损的影响

研究了开关频率对铜损的影响,及其与变压器的分布参数及负载特性有直接的关系:在负载特性与分布参数一起呈感性特性时,铜损随开关频率的提高而减小;一起呈容性特性时,铜损随开关频率的提高而增大;当一起呈谐振特性时,铜损最大。针对减小铜损的高频变压器最优参数,分析了线圈层数和线圈高度2个参数的最优化。

一起风电场变压器短路故障的诊断与分析

分析了一起风电变压器低压多股并绕导线间的短路故障案例,采用多种试验方法并结合测量数据分析,推断出了故障部位,详细的介绍了分析过程和检查情况,并提出预防措施。

高频变压器绕组高度和绝缘层厚度对分布参数的影响

变压器的漏感和分布电容等分布参数在高频状态下会对电路产生很大的影响,不可忽略。当增加绕组高度或减小绝缘层厚度使漏感减小时,分布电容就会增大;反之亦然。引入绕组损耗,在绕组损耗较小值附近确定绕组高度和绝缘层厚度的范围值,以此来确定绕组高度和绝缘层厚度范围值的选取。通过Maxwell建立高频变压器3D模型,采用有限元方法进行仿真实验,仿真实验得到的数据在Matlab中生成三维拟合曲面图,通过绕组损耗的残差图说明拟合的数据较好地符合原始数据。仔细比对漏感、分布电容和绕组损耗关于绕组高度和绝缘层厚度的图形,最后通过对三维表征图的仔细对比,得到在绝缘层厚度范围为1.0~1.18 mm,绕组高度范围为26.8~33.8 mm时,绕组损耗值可以降到很小的范围,为以后高频变压器的设计提供了参考。

220kV变电站主变压器大修后短路故障试验分析

对220 kV宝日希勒变电站主变压器大修后合闸瞬间发生的层间短路事故,进行了局放耐压试验、破坏性故障诊断分析试验以及拆解绕组试验,发现该变压器油箱内存在金属异物,导致第9、10层线饼间搭接短路,合闸后产生瞬时过电压,造成该处贯穿性短路烧损。对此提出重新设计铁心油道、改用绝缘胶垫、重新绕制变压器绕组等建议,并介绍了本次事故原因排查的可借鉴点,可为今后各电压等级变电站变压器事故分析提供参考。

一台±800kV换流变压器调压绕组结构优化及仿真分析

本文对一台±800kV换流变压器调压绕组进行设计结构优化。调压绕组初期采用单螺旋式结构,8根导线并绕,经对结构仔细核算并仿真分析,发现存在设计安全隐患。后将调压绕组改为单层圆筒式结构,并改变出头排列方式,为16根导线并绕。对单螺旋式绕组和单层圆筒式绕组结构和参数进行了对比分析,分别进行了工频电场、雷电冲击、温升和抗短路能力等仿真计算,得出本±800kV换流变压器调压绕组采用单层圆筒式结构更为可靠,最终产品一次性顺利通过出厂试验。

VFTO下分段层式变压器线圈电位分布研究

特快速暂态过电压(VFTO)作用下分段层式变压器线圈的电位分布计算对于变压器的绝缘设计是非常重要的。由于GIS中开关投切产生的陡波前过电压对变压器的绝缘危害极大,为了准确计算线圈中的快速暂态过程,提出了一种以单层线圈为单元的集总参数线圈模型,介绍了电感、电容、电阻等参数计算的物理模型和数学公式。实测和计算一台变压器线圈模型电位分布的结果近似一致,说明集总参数线圈模型和计算方法是正确可行的,可以为变压器线圈合理的绝缘设计提供理论依据。